RS-485网络为何需要加终端电阻

ZLG致远电子 2018-01-10 06:52 次阅读

RS-485总线具有结构简单、成本低等优点,但各位工程师在组建RS-485总线网络时,为提升整个网络通信的可靠性,想必会经常会遇到一个问题:需不需要加终端电阻呢?本文将为你解答。

一、终端电阻的作用

对于RS-485总线,终端电阻主要是为了匹配通信线的特性阻抗,防止信号反射,提高信号质量。

在组建RS-485总线网络时,通常使用特性阻抗为120Ω的屏蔽双绞线,由于RS-485收发器输入阻抗一般较高(例如RSM485ECHT输入阻抗为96kΩ,最多可连接256个节点),在信号传输到总线末端时会由于受到的瞬时阻抗发生突变(以RSM485ECHT为例,阻抗由120Ω变为96kΩ),导致信号发生反射,影响信号的质量。RSM485ECHT在1200m,500kbps通信速率的情况下不加终端电阻和加终端电阻的波形如图1和图2所示,终端电阻明显改善了信号的质量。

图1 RSM485ECHT 1200m 500kbps不加终端电阻

图2 RSM485ECHT 1200m 500kbps 加终端电阻

二、终端电阻带来的问题

终端电阻虽然可以提高信号质量,但还具有以下几个问题:

1、降低了驱动信号的幅值

RS-485总线上的负载越大,RS-485收发器输出差分电压幅值越低,RSM485ECHT在5m,500kbps的情况下不加终端电阻和加终端电阻的波形如图3和图4所示,可以看出驱动信号在增加终端电阻后降低了2V左右。

图3 RSM485ECHT 5m 500kbps 不加终端

图4 RSM485ECHT 5m 500kbps 加终端

2、增大了通信线上的压降

增加终端电阻使通信线缆上的电流增大,产生了较大的压差,降低了接收端的信号幅值。RSM485ECHT在1200m,115.2kbps首端和末端的信号波形如图5和图6所示(0.75mm2通信线),末端信号与首端信号相比下降了0.7V左右。

图5 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻 首端波形

图6 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻 末端波形

3、增大了收发器的功耗

增加终端电阻对于接收状态时的工作电流影响不大,但会大大增加驱动状态时的工作电流。以RSM485ECHT为例,RSM485ECHT处于接收状态时工作电流为20mA左右,在驱动状态不加终端电阻时工作电流为27mA左右,在驱动状态加终端电阻时工作电流为83mA左右,可以看出终端电阻大大增加了RS-485收发器的功耗,对于有功耗要求的应用场合,应谨慎使用终端电阻。

4、降低总线空闲时的差分电压

如图7所示为两个RSM485ECHT通信示意图。

图7 RSM485ECHT通信等效示意图

当两个模块都处于接收状态时,可以根据基尔霍夫电流定律对节点A和节点B列出下列公式:

其中:RPUD为RSM485ECHT内置上下拉电阻,120kΩ;

IN为RSM485ECHT输入阻抗,96kΩ;

根据上述公式可以计算AB之间的差分电压为:

由于RSM485ECHT的门限电平为-200mV~-40mV,所以在上述情况下,模块仍然输出高电平,保证总线空闲时不会误接收数据。但对于门限电平为-200mV~+200mV的RS-485收发器,输出电平为不确定状态,此时有可能误接收数据。

三、如何解决增加终端电阻后空闲状态的问题?

对于空闲状态的问题有两个解决方法:

1、使用类似RSM485ECHT的模块(门限电平为-200mV~-40mV),当RS-485总线的差分电压大于-40mV时RS-485收发器的输出即为高电平。

2、使用RSM485PCHT或RSM485PHT等带有输出隔离电源的模块,可以通过在外部增加较小的上下拉电阻将RS-485总线的空闲状态时的电压拉到+200mV以上(一般要留有100mV或200mV以上的裕量),保证空闲时RS-485总线差分电压不处于门限电平范围内,但上下拉电阻值不能太小,一般总线上拉(或下拉)并联值要大于375Ω。

四、什么时候需要加终端电阻?

1、通信速度低或者通信距离近的情况下建议不加终端电阻

通信速度低或者通信距离近的情况下,信号反射对通信信号的影响不大,而且不加终端电阻可以大大降低功耗,并且通过加较大上下拉电阻值即可保证RS-485总线空闲时具有较高的差分电压幅值,提高了通信的可靠性。

2、通信距离较长且通信速度较快,对信号质量要求较高的情况

此时可以增加终端电阻,防止阻抗突变引起的信号反射问题,提高信号质量,但应确保在总线空闲时总线的差分电压不处于门限电平范围内。

3、对功耗有要求且通信距离较长的情况

一般在一个位的中间时间对信号进行采样,由于低通信速度的情况下,每一个位的时间较长,所以在到达采样点时反射信号已被消耗掉,对通信已无影响。RSM485ECHT在1200m 9600bps不加终端电阻首端和末端的波形如图8和图9所示,可以看出反射信号在到达每一个位中间前就已经被消耗掉了。

所以对RS-485的收发器的功耗有较高要求且通信距离较长的应用,应适当降低通信的速度。

图8 RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加终端 首端波形

图9 RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加终端 末端波形

ZLG致远电子 技术专区

原文标题:RS-485网络该如何加终端电阻?

文章出处:【微信号:ZLG_zhiyuan,微信公众号:ZLG致远电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

终端电阻的使用方法及作用

终端电阻,是一种电子信息在传输过程中遇到的阻碍。高频信号传输时,信号波长相对传输线较短,信号在传输线....

发表于 01-16 14:20 次阅读 0条评论
终端电阻的使用方法及作用

以CAN与RS485为例总结各自优势 解疑“为什么CAN能取代RS485”

近年来CAN总线逐渐被工程师认知,并以其突出特点,逐渐在取代RS485等总线,本文将以CAN与RS4....

的头像 ZLG致远电子 发表于 01-15 14:58 次阅读 0条评论
以CAN与RS485为例总结各自优势 解疑“为什么CAN能取代RS485”

构建一致性更好的测试车载CAN总线网络

国内的新能源汽车正如火如荼发展,如何才能构建一致性更好的车载CAN总线网络?让我们从国际标准开始学习....

的头像 ZLG致远电子 发表于 01-10 06:48 次阅读 0条评论
构建一致性更好的测试车载CAN总线网络

深度解析RS485接口知识

因为RS485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线,所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS4....

的头像 玩转单片机 发表于 01-08 10:57 次阅读 0条评论
深度解析RS485接口知识

AXI 总线和引脚的介绍

1、AXI 总线通道,总线和引脚的介绍 AXI接口具有五个独立的通道: (1)写地址通道(AW):w....

发表于 01-05 08:13 次阅读 0条评论
AXI 总线和引脚的介绍

CAN总线协议基础概念知识

1.CAN协议 1.1 帧类型 通讯时使用下面5个类型的帧: 数据帧 遥控帧 错误帧 过载帧 帧间空....

发表于 01-04 04:34 次阅读 0条评论
CAN总线协议基础概念知识

基于Modbus协议的串口通讯程序_RS485总线系统应用

本文在遵循Modbus协议的基础上,阐述了Modbus的两种传输模式和串口通讯程序的设计实例,并给出....

发表于 01-03 18:51 次阅读 0条评论
基于Modbus协议的串口通讯程序_RS485总线系统应用

modbus与rs485的关系_modbus与rs485的区别和联系

RS485是一个物理接口,简单的说是硬件;MODBUS是一种国际标准的通讯协议,用于不同厂商之间的....

发表于 01-03 18:36 次阅读 0条评论
modbus与rs485的关系_modbus与rs485的区别和联系

汽车中的各种ECU,如何实现低功耗、高性能

高性能、低功耗是当前电子技术发展的方向,对于汽车中的各种ECU来说如何实现低功耗呢?

的头像 ZLG致远电子 发表于 01-03 08:34 次阅读 1条评论
汽车中的各种ECU,如何实现低功耗、高性能

基于ARM9嵌入式的RS485总线接口设计,自动控制IO口实现通信方向控制

随着ARM处理器应用的范围的不断深入,根据需求的不同ARM提供的外设也越来越丰富,常用的通信接口有R....

的头像 MCU开发加油站 发表于 01-01 08:20 次阅读 0条评论
基于ARM9嵌入式的RS485总线接口设计,自动控制IO口实现通信方向控制

嵌入式工程师详解常用的IIC和SPI总线协议概念

IIC vs SPI 现今,在低端数字通信应用领域,我们随处可见IIC (Inter-Integra....

发表于 12-22 20:15 次阅读 0条评论
嵌入式工程师详解常用的IIC和SPI总线协议概念

基于C8051F500的数控恒流源设计

本主要介绍了基于C8051F500的数控恒流源设计,由单片机、按键、液晶显示、D/A转换器、A/D转....

发表于 12-22 15:09 次阅读 0条评论
基于C8051F500的数控恒流源设计

周立功:深入浅出AMetal谈SPI总线和IIC 总线

在使用SPI 通用接口前,必须先完成SPI 的初始化,以获取标准的SPI 实例句柄。LPC82x支持....

的头像 周立功单片机 发表于 12-13 06:27 次阅读 0条评论
周立功:深入浅出AMetal谈SPI总线和IIC 总线

pci总线结构及分类

在一些简单的处理器系统中,可能不含有PCI桥,此时所有PCI设备都是连接在HOST主桥推出的PCI总....

发表于 12-12 11:47 次阅读 0条评论
pci总线结构及分类

机载SAR天线平台自动化测试系统的测试模块设计分析

SAR(specific absorption rate, 电磁波吸收比值)天线平台从机载惯性导航设....

发表于 12-11 10:31 次阅读 0条评论
机载SAR天线平台自动化测试系统的测试模块设计分析

单片机总线中的周期概念及其时钟时间估算及编程应用示例

时钟周期是最小单位,机器周期需要1个或多个时钟周期,指令周期需要1个或多个机器周期;机器周期指的是完....

发表于 12-08 10:44 次阅读 0条评论
单片机总线中的周期概念及其时钟时间估算及编程应用示例

基于RS485总线的远程抄表系统采集终端的设计与实现

本文介绍一种基于RS485总线的采集终端的设计,这种采集终端不仅能够集抄脉冲式电表,也能够集抄带RS....

发表于 12-07 10:27 次阅读 0条评论
基于RS485总线的远程抄表系统采集终端的设计与实现

基于RS485总线的分布式PLC监控系统通信设计

结合西门子S7-200系列PLC的特点,介绍了由PLC和计算机构成的分布式监控系统,分析了RS232....

发表于 12-07 10:07 次阅读 0条评论
基于RS485总线的分布式PLC监控系统通信设计

基于Modbus协议的RS485总线通讯机设计原理及应用

本文详细论述了基于Modbus协议的RS485总线通讯机设计原理。虽然此主站的增加会使系统成本稍有上....

发表于 12-07 09:45 次阅读 0条评论
基于Modbus协议的RS485总线通讯机设计原理及应用

基于ARM9与LINUX的RS485总线的通信接口设计

在ARM9处理器S3C2440上设计RS485通信接口,实现与总线上其他设备的通信,利用ARM9处理....

发表于 12-07 09:28 次阅读 0条评论
基于ARM9与LINUX的RS485总线的通信接口设计