最小(xiǎo)化 RS485 通信中差分(fēn)噪声影响的技巧

2021-06-16

最小(xiǎo)化 RS485 通信中差分(fēn)噪声影响的技巧

在電(diàn)子产品中，如果您未能(néng)将差分(fēn)噪声排除在 RS485 通信之外，您可(kě)能(néng)会遇到完全不同类型的尴尬。损坏的数据包会困扰接收控制器，如果未经底层固件检查，可(kě)能(néng)会导致系统出现不可(kě)预测的行為(wèi)。

对于任意数量的设备，您用(yòng)于通信协议的网络可(kě)能(néng)有(yǒu)不同的应用(yòng)，有(yǒu)助于特性阻抗计算，如接地回路、收发器、電(diàn)阻器、转换器或发射器，以及不同的其他(tā)网络拓扑或布局选择。通过遵循智能(néng)设计步骤，确保您的设计按预期工作。

了解 RS485

RS485是一种串行通信形式，它使用(yòng)差分(fēn)信号进行長(cháng)距离数据传输。RS485 总線(xiàn)上最多(duō)可(kě)以连接 32 个收发器。典型的 RS485 总線(xiàn)由一对電(diàn)線(xiàn)组成，并以半双工模式运行。

这意味着在任何特定时间，单个收发器都可(kě)以发送或接收数据包，但不能(néng)同时发送或接收数据包。由于 RS485 采用(yòng)差模信令，它可(kě)以以高达 90kbps 的速度传输長(cháng)达 4000 英尺的数据。理(lǐ)论上，它对模式噪声具有(yǒu)较高的抗扰度。

差分(fēn)噪声与模式噪声

電(diàn)噪声是電(diàn)子产品中的一个重要问题。在 RS485 通信中，有(yǒu)两种类型的噪声：差分(fēn)噪声和模式噪声。RS485 信号通过一对電(diàn)線(xiàn)传输。当電(diàn)噪声通过其中一根导線(xiàn)耦合时，就会出现差分(fēn)噪声；另一方面，当相同幅度的干扰耦合到两根导線(xiàn)时，就会出现模式噪声。

由于 RS485 接收器通过比较导線(xiàn)之间的差分(fēn)電(diàn)压来解码信号，因此差分(fēn)噪声对传输的影响很(hěn)小(xiǎo)。然而，差分(fēn)噪声可(kě)以有(yǒu)效地破坏通过 RS485 总線(xiàn)传输的数据。其中一根線(xiàn)上的尖峰可(kě)以轻松切换解码值的逻辑。

如何最小(xiǎo)化 RS485 通信中差分(fēn)噪声的影响

RS485 收发器的性能(néng)与对总線(xiàn)沿線(xiàn)噪声的敏感性一样好。虽然它通常不受模式噪声的影响，但需要通过正确的设计努力来最小(xiǎo)化差分(fēn)噪声。

使用(yòng)双绞線(xiàn)

使用(yòng)双绞線(xiàn)可(kě)显着降低電(diàn)气干扰。由于 RS485 主要用(yòng)于長(cháng)距离通信，因此電(diàn)缆上发生電(diàn)噪声耦合的可(kě)能(néng)性非常高。重要的是用(yòng)于 RS485 的電(diàn)缆是双绞線(xiàn)電(diàn)缆。RS485 收发器的每个差分(fēn)信号都需要连接到双绞線(xiàn)的相应导線(xiàn)上。

双绞線(xiàn)的差分(fēn)信号会影响应用(yòng)

当電(diàn)流通过電(diàn)線(xiàn)时，会在電(diàn)線(xiàn)周围形成電(diàn)磁场。双绞線(xiàn)利用(yòng)双绞線(xiàn)之间形成的磁场来抵消其中一根导線(xiàn)中产生的噪声。这种由電(diàn)磁场引起的噪声消除效应不会发生在平行線(xiàn)对中。

故障安全偏置

RS485 架构涉及连接到单个总線(xiàn)的多(duō)个收发器。当没有(yǒu)收发器正在发送时，总線(xiàn)被释放并处于空闲状态。总線(xiàn)的这种浮动状态有(yǒu)时会向接收器電(diàn)路引入差分(fēn)噪声并导致随机信号被解码。

减轻空闲 RS485 总線(xiàn)影响的一个功能(néng)是故障安全偏置。这涉及放置一系列電(diàn)阻器以在 RS485 总線(xiàn)上形成分(fēn)压器。这可(kě)确保总線(xiàn)上出现最小(xiǎo)電(diàn)压，使其处于已知状态。这有(yǒu)效地防止了总線(xiàn)随机波动。

PCB布線(xiàn)

硬件设计人员在防止差分(fēn)噪声耦合到 PCB 上的 RS485 总線(xiàn)方面发挥着重要作用(yòng)。例如，其他(tā)高频信号需要遠(yuǎn)离 RS485 收发器和走線(xiàn)。除此之外，差分(fēn)信号对需要并行布線(xiàn)并彼此靠近。