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最小化 RS485 通信中差分噪聲影響的技巧
最小化 RS485 通信中差分噪聲影響的技巧
在電子產(chǎn)品中，如果您未能將差分噪聲排除在 RS485 通信之外，您可能會(huì )遇到完全不同類(lèi)型的尷尬。損壞的數據包會(huì )困擾接收控制器，如果未經(jīng)底層固件檢查，可能會(huì )導致系統出現不可預測的行為。
對于任意數量的設備，您用于通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )可能有不同的應用，有助于特性阻抗計算，如接地回路、收發(fā)器、電阻器、轉換器或發(fā)射器，以及不同的其他網(wǎng)絡(luò )拓撲或布局選擇。通過(guò)遵循智能設計步驟，確保您的設計按預期工作。
了解 RS485
RS485是一種串行通信形式，它使用差分信號進(jìn)行長(cháng)距離數據傳輸。RS485 總線(xiàn)上最多可以連接 32 個(gè)收發(fā)器。典型的 RS485 總線(xiàn)由一對電線(xiàn)組成，并以半雙工模式運行。
這意味著(zhù)在任何特定時(shí)間，單個(gè)收發(fā)器都可以發(fā)送或接收數據包，但不能同時(shí)發(fā)送或接收數據包。由于 RS485 采用差模信令，它可以以高達 90kbps 的速度傳輸長(cháng)達 4000 英尺的數據。理論上，它對模式噪聲具有較高的抗擾度。
差分噪聲與模式噪聲
電噪聲是電子產(chǎn)品中的一個(gè)重要問(wèn)題。在 RS485 通信中，有兩種類(lèi)型的噪聲：差分噪聲和模式噪聲。RS485 信號通過(guò)一對電線(xiàn)傳輸。當電噪聲通過(guò)其中一根導線(xiàn)耦合時(shí)，就會(huì )出現差分噪聲；另一方面，當相同幅度的干擾耦合到兩根導線(xiàn)時(shí)，就會(huì )出現模式噪聲。
由于 RS485 接收器通過(guò)比較導線(xiàn)之間的差分電壓來(lái)解碼信號，因此差分噪聲對傳輸的影響很小。然而，差分噪聲可以有效地破壞通過(guò) RS485 總線(xiàn)傳輸的數據。其中一根線(xiàn)上的尖峰可以輕松切換解碼值的邏輯。
如何最小化 RS485 通信中差分噪聲的影響
RS485 收發(fā)器的性能與對總線(xiàn)沿線(xiàn)噪聲的敏感性一樣好。雖然它通常不受模式噪聲的影響，但需要通過(guò)正確的設計努力來(lái)最小化差分噪聲。
使用雙絞線(xiàn)
使用雙絞線(xiàn)可顯著(zhù)降低電氣干擾。由于 RS485 主要用于長(cháng)距離通信，因此電纜上發(fā)生電噪聲耦合的可能性非常高。重要的是用于 RS485 的電纜是雙絞線(xiàn)電纜。RS485 收發(fā)器的每個(gè)差分信號都需要連接到雙絞線(xiàn)的相應導線(xiàn)上。
雙絞線(xiàn)的差分信號會(huì )影響應用
當電流通過(guò)電線(xiàn)時(shí)，會(huì )在電線(xiàn)周?chē)纬呻姶艌?chǎng)。雙絞線(xiàn)利用雙絞線(xiàn)之間形成的磁場(chǎng)來(lái)抵消其中一根導線(xiàn)中產(chǎn)生的噪聲。這種由電磁場(chǎng)引起的噪聲消除效應不會(huì )發(fā)生在平行線(xiàn)對中。
故障安全偏置
RS485 架構涉及連接到單個(gè)總線(xiàn)的多個(gè)收發(fā)器。當沒(méi)有收發(fā)器正在發(fā)送時(shí)，總線(xiàn)被釋放并處于空閑狀態(tài)?？偩€(xiàn)的這種浮動(dòng)狀態(tài)有時(shí)會(huì )向接收器電路引入差分噪聲并導致隨機信號被解碼。
減輕空閑 RS485 總線(xiàn)影響的一個(gè)功能是故障安全偏置。這涉及放置一系列電阻器以在 RS485 總線(xiàn)上形成分壓器。這可確?？偩€(xiàn)上出現最小電壓，使其處于已知狀態(tài)。這有效地防止了總線(xiàn)隨機波動(dòng)。
PCB布線(xiàn)
硬件設計人員在防止差分噪聲耦合到 PCB 上的 RS485 總線(xiàn)方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。例如，其他高頻信號需要遠離 RS485 收發(fā)器和走線(xiàn)。除此之外，差分信號對需要并行布線(xiàn)并彼此靠近。
