濟(jì)南研華工控機(jī)

時(shí)間：2021-02-21作者：濟(jì)南研浩電子設(shè)備有限公司瀏覽：158

影響RS485總線通訊速度和通信可靠性的因素





在通信電纜中的信號(hào)反射,在通信過程中，有兩種信號(hào)因?qū)е滦盘?hào)反射：阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。阻抗不連續(xù)，信號(hào)在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號(hào)在這個(gè)地方就會(huì)引起反射，如圖1所示。這種信號(hào)反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號(hào)在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端可跨接一個(gè)同樣大小的終端電阻，如圖2所示。



















從理論上分析，在傳輸電纜的末端只要跨接了與電纜特性阻抗相匹配的終端電阻，就再也不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)反射現(xiàn)象。但是，在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中，由于傳輸電纜的特性阻抗與通訊波特率等應(yīng)用環(huán)境有關(guān)，特性阻抗不可能與終端電阻完全相等，因此或多或少的信號(hào)反射還會(huì)存在。引起信號(hào)反射的另個(gè)原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射，主要表現(xiàn)在通訊線路處在空閑方式時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。







信號(hào)反射對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，歸根結(jié)底是因?yàn)榉瓷湫盘?hào)觸發(fā)了接收器輸入端的比較器，使接收器收到了錯(cuò)誤的信號(hào)，導(dǎo)致crc校驗(yàn)錯(cuò)誤或整個(gè)數(shù)據(jù)幀錯(cuò)誤。







在信號(hào)分析，衡量反射信號(hào)強(qiáng)度的參數(shù)是raf（refection attenuation factor反射衰減因子）。它的計(jì)算公式如式（1）。







raf=20lg(vref/vinc) （1）







式中：vref—反射信號(hào)的電壓大?。籿inc—在電纜與收發(fā)器或終端電阻連接點(diǎn)的入射信號(hào)的電壓大小。







具體的測(cè)量方法如圖3所示。例如，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得2.5mhz的入射信號(hào)正弦波的峰-峰值為+5v，反射信號(hào)的峰-峰值為+0.297v，則該通訊電纜在2.5mhz的通訊速率時(shí)，它的反射衰減因子為：







raf=20lg(0.297/2.5)=-24.52db



















要減弱反射信號(hào)對(duì)通訊線路的影響，通常采用噪聲抑制和加偏置電阻的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于比較小的反射信號(hào)，為簡單方便，經(jīng)常采用加偏置電阻的方法。











通過下面后例子了，可以計(jì)算出偏置電阻的大?。?/span>
終端電阻rt1=rr2=120ω；
假設(shè)反射信號(hào)較大的峰-峰值vref≤0.3vp-p，則負(fù)半周的電壓vref≤0.15v;終端的電阻上由反射信號(hào)引起的反射電流iref≤0.15/(120||120)=2.5ma。一般rs-485收發(fā)器（包括sn75176）的滯后電壓值（hysteresis value）為50mv，即：





（ibias-iref）×（rt1||rt2）≥50mv




于是可以計(jì)算出偏置電阻產(chǎn)生的偏置電流ibias≥3.33ma
+5v=ibias(r上拉+r下拉+（rt1||rt2）) （2）
通過式2可以計(jì)算出r上拉=r下拉=720ω
在實(shí)際應(yīng)用中，rs-485總線加偏置電阻有兩種方法：
（1）把偏置電阻平衡分配給總線上的每一個(gè)收發(fā)器。這種方法給掛接在rs-485總線上的每一個(gè)收發(fā)器加了偏置電阻，給每一個(gè)收發(fā)器都加了一個(gè)偏置電壓。
（2）在一段總線上只用一對(duì)偏置電阻。這種方法對(duì)總線上存在大的反射信號(hào)或干擾信號(hào)比較有效。值得注意的是偏置電阻的加入，增加了總線的負(fù)載。


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