RS-485 基礎(chǔ)知識(shí)：RS-485 接收器
在這篇文章中，我將討論 RS-485 接收器和 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)參數(shù)。RS-485 收發(fā)器(例如SN65HVD7x 半雙工系列)具有等效的接收器輸入原理圖，如圖 1 所示。 1) 接收器輸入電路由靜電放電 (ESD) 保護(hù)、電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)和偏置電流，所有這些都在塑造到達(dá)差分比較器的幅度和共模電壓方面發(fā)揮作用。
圖 1：差分接收器輸入結(jié)構(gòu)
就半雙工收發(fā)器的 ESD 保護(hù)而言，最需要注意的是驅(qū)動(dòng)器和接收器共享相同的 ESD 保護(hù)，從而節(jié)省空間。但對(duì)于全雙工收發(fā)器，驅(qū)動(dòng)器(Y 和 Z 引腳)和接收器(A 和 B 引腳)都需要獨(dú)立的 ESD 保護(hù)。這意味著您需要兩倍的面積來支持 ESD 保護(hù)。
電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)
A 和 B 輸入端的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)功能。第一個(gè)功能是衰減超出接收器電源電壓范圍的大信號(hào)。這個(gè)衰減因子是必要的，因?yàn)?RS-485 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定總線端子上可以存在低至 -7V 和高達(dá) +12V 的電壓，以解決共享網(wǎng)絡(luò)上收發(fā)器之間可能存在的接地電位差異。這些高電壓需要衰減到 3.3V 或 5V 收發(fā)器可以處理的電壓。典型的衰減因子約為 10 比 1，大大降低了比較器內(nèi)部的電壓幅度。
電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)的第二個(gè)重要功能是將總線電壓偏置到 V CC /2。這是必要的，因?yàn)楹?jiǎn)單地衰減負(fù)信號(hào)不會(huì)在接收器的本地接地和 V CC之間產(chǎn)生電壓。衰減信號(hào)并將其偏向 V CC /2 可防止比較器的輸入飽和;從而使比較器能夠正確評(píng)估 A 和 B 端子之間的差分電壓。
這種偏置電壓的能力還允許系統(tǒng)在遠(yuǎn)程 RS-485 驅(qū)動(dòng)器的接地和本地 RS-485 接收器的接地之間沒有公共接地連接的情況下運(yùn)行。圖 2 顯示了輸入信號(hào)如何通過電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)從總線端子到比較器的輸入端進(jìn)行衰減和偏置。
圖 2：接收器輸入電壓衰減
R1和R3的串聯(lián)組合|| R5(電阻 R3 和 R5 并聯(lián))是決定接收器輸入阻抗的主要因素。RS-485 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在有電和無(wú)電條件下將 -7V 至 +12V 施加到輸入端子時(shí)，兼容接收器的輸入漏電流必須保持在圖 3 中所示的陰影區(qū)域內(nèi)。
圖 3：RS-485 接收器輸入 IV 特性
接收器衰減器設(shè)計(jì)存在的折衷是為了降低泄漏電流，必須使用更高的電阻值，這會(huì)增加衰減器中電阻的尺寸。更大尺寸的組件會(huì)產(chǎn)生更昂貴的裸片和更多的寄生電容。該雜散電容和比較器的輸入電容與衰減器的電阻并聯(lián)，形成一個(gè)低通濾波器，進(jìn)而限制接收器的最大帶寬。因此，輸入漏電流和電阻值與衰減器的帶寬和尺寸之間存在平衡。使用SN65HVD78器件是 SN65HVD7x 系列中速度最快的器件，您可以看到它還具有最高的總線輸入泄漏電流，這是因?yàn)樗璧碾娮柚递^低的衰減器電路。
偏置電流
圖 4 顯示了連接在比較器的 B 輸入端和地之間的電流源的影響。利用疊加原理可以看出，電流源會(huì)在連接到比較器負(fù)輸入端的R4和R6兩端產(chǎn)生電壓降。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)故障安全偏置電壓，當(dāng)向 A 和 B 引腳施加 0V 差分電壓時(shí)，該偏置電壓會(huì)導(dǎo)致負(fù)端的電壓低于正端，并且比較器的輸出處于已知的高電平狀態(tài)。
這種故障安全偏置可確保在總線空閑或總線短路情況下，R 輸出為高電平。在 SN65HVD7x 系列的 V IT數(shù)字中，正閾值的典型值為 -70mV，負(fù)閾值通常為 -150mV。如果沒有故障安全偏置，收發(fā)器閾值將以 0V 為中心，并處于 0V 差分輸入電壓的不確定狀態(tài)。
圖 4：失調(diào)偏置電流的影響
總之，了解 RS-485 接收器的基本輸入結(jié)構(gòu)應(yīng)該有助于您了解重要的接收器電氣規(guī)格，例如輸入泄漏電流和正負(fù)輸入閾值。我希望您現(xiàn)在了解存在的權(quán)衡以及數(shù)字的來源。
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