什么是RS485?

RS485是半雙工通信，半雙工通信指的是通道在一個時刻只能處于接收或者是發(fā)送。RS485的特點是支持多節(jié)點傳輸、傳輸距離遠、抗干擾能力強，RS485可以連接多個485設備，信號的速率可達到10Mbps。通過AB兩線之間的壓差來判斷是邏輯電平1或者邏輯電平0，當AB間的電壓差大于200mV時為高電平1，小于200mV時為邏輯電平0。一般會在首末兩端接120R電阻，其作用是進行阻抗匹配，消除信號反射。

RS485硬件電路設計

RS485電路設計可以分為隔離型和非隔離型，下圖是非隔離型電路，B端接到GND下拉，A端通過上拉電阻為高電平，是為了保證A和B之間的壓差大于200mV。DE和RE引腳是發(fā)送和接收使能，RE為低時，為接收使能;DE為高時，是發(fā)送使能，應用中一般是兩者連接在一起，通過IO口(RS485_EN)控制，因為芯片要么是處于接收，要么處于發(fā)送，因此在發(fā)送數(shù)據(jù)的前，給RS485_EN信號為高電平，接收數(shù)據(jù)就給低電平。

RS485自動收發(fā)電路硬件設計

自動收發(fā)電路相比較普通的485電路，區(qū)別在于多一個晶體管控制485的使能引腳。R9限流電阻一般是4.7K，R8上拉電阻一般也是4.7K，使能引腳在晶體管沒有導通時被上拉。

接收數(shù)據(jù)時：接收數(shù)據(jù)引腳是芯片的第一引腳也就是網(wǎng)絡標簽RS485_RX，在接收數(shù)據(jù)過程中，RS485_TX引腳保持高電平，VGS為高電平，NPN三極管Q1就導通，RE和DE相連的引腳通過晶體管下拉到GND，此時接收使能，處于接收狀態(tài)。

發(fā)送數(shù)據(jù)時：發(fā)送數(shù)據(jù)引腳是RS485_TX，應該RS485_TX發(fā)送1，晶體管導通，RE和DE的電平為低，RS485收發(fā)芯片沒有打開，由于常態(tài)下485為高電平，此時數(shù)據(jù)就是高;當 RS485_TX發(fā)送0時，晶體管不導通，此時485收發(fā)芯片的發(fā)送使能為高，DI由于一直被下拉到GND，所以發(fā)出去的數(shù)據(jù)為0。這樣就實現(xiàn)了485的自動收發(fā)。

發(fā)送具體解析：

RS485_TX 發(fā)送1，VGS高電平，NPN三極管導通，使能引腳是低電平，發(fā)送失效，接收使能，處于接收狀態(tài)。由于SP3485芯片的AB引腳是高阻狀態(tài)，R4把A拉高，R5把B拉低，所以AB傳輸?shù)氖?。即RS485_TX發(fā)送1時，AB引腳發(fā)送1。

做過EMC檢測的朋友都應該知道，EMC主要是對電路有要求(當然，軟件也要考慮一些地方)。我之前一家公司是做醫(yī)療器械的，產(chǎn)品各項功能基本沒啥問題，但拿到檢測中心去做EMC檢測，各項指標不合格，只能回家慢慢整改了。

今天給大家分享485接口的EMC檢測，希望對電路設計，及相關軟件開發(fā)的人員有幫助。

原理圖

1. RS485接口6KV防雷電路設計方案

(RS485接口防雷電路)

接口電路設計概述：RS485用于設備與計算機或其它設備之間通訊，在產(chǎn)品應用中其走線多與電源、功率信號等混合在一起，存在EMC隱患。

本方案從EMC原理上，進行了相關的抑制干擾和抗敏感度的設計，從設計層次解決EMC問題。

2.電路EMC設計說明A.電路濾波設計要點L1為共模電感，共模電感能夠?qū)λp共模干擾，對單板內(nèi)部的干擾以及外部的干擾都能抑制，能提高產(chǎn)品的抗干擾能力，同時也能減小通過429信號線對外的輻射，共模電感阻抗選擇范圍為120Ω/100MHz ~2200Ω/100MHz，典型值選取1000Ω/100MHz。

C1、C2為濾波電容，給干擾提供低阻抗的回流路徑，能有效減小對外的共模電流以同時對外界干擾能夠濾波;電容容值選取范圍為22PF~1000pF，典型值選取100pF;若信號線對金屬外殼有絕緣耐壓要求，那么差分線對地的兩個濾波電容需要考慮耐壓;

當電路上有多個節(jié)點時要考慮降低或去掉濾波電容的值。C3為接口地和數(shù)字地之間的跨接電容，典型取值為1000pF， C3容值可根據(jù)測試情況進行調(diào)整;

B.電路防雷設計要點為了達到IEC61000-4-5或GB17626.5標準，共模6KV，差模2KV的防雷測試要求，D4為三端氣體放電管組成第一級防護電路，用于抑制線路上的共模以及差模浪涌干擾，防止干擾通過信號線影響下一級電路;

氣體放電管標稱電壓VBRW要求大于13V，峰值電流IPP要求大于等于143A，峰值功率WPP要求大于等于1859W;

PTC1、PTC2為熱敏電阻組成第二級防護電路，典型取值為10Ω/2W;

為保證氣體放電管能順利的導通，泄放大能量必須增加此電阻進行分壓，確保大部分能量通過氣體放電管走掉;

D1~D3為TSS管(半導體放電管)組成第三級防護電路，TSS管標稱電壓VBRW要求大于8V，峰值電流IPP要求大于等于143A;峰值功率WPP要求大于等于1144W;

3.接口電路設計備注如果設備為金屬外殼，同時單板可以獨立的劃分出接口地，那么金屬外殼與接口地直接電氣連接，且單板地與接口地通過1000pF電容相連;

如果設備為非金屬外殼，那么接口地PGND與單板數(shù)字地GND直接電氣連接。

PCB設計

1. RS485接口電路布局

(RS485接口濾波及防護電路布局)

方案特點：(1)防護器件及濾波器件要靠近接口位置處擺放且要求擺放緊湊整齊，按照先防護后濾波的規(guī)則，走線時要盡量避免走線曲折的情況;

(2) 共模電感與跨接電容要置于隔離帶中。

方案分析：(1)接口及接口濾波防護電路周邊不能走線且不能放置高速或敏感的器件;(2) 隔離帶下面投影層要做掏空處理，禁止走線。

2. RS485接口電路分地設計

方案特點：(1)為了抑制內(nèi)部單板噪聲通過RS485接口向外傳導輻射，也為了增強單板對外部干擾的抗擾能力，在RS485接口處增加濾波器件進行抑制，以濾波器件位置大小為界，劃分出接口地;

(2)隔離帶中可以選擇性的增加電容作為兩者地之間的連接，電容C4、C5取值建議為1000pF，信號線上串聯(lián)共模電感CM與電容濾波，并與接口地并聯(lián)GDT和TVS管進行防護;且所有防護器件都靠近接口放置，共模電感CM置于隔離帶內(nèi)，具體布局如圖示。

方案分析：(1)當接口與單板存在相容性較差或不相容的電路時，需要在接口與單板之間進行“分地”處理，即根據(jù)不同的端口電壓、電平信號和傳輸速率來分別設置地線。“分地”，可以防止不相容電路的回流信號的疊加，防止公共地線阻抗耦合;

(2)“分地”現(xiàn)象會導致回流信號跨越隔離帶時阻抗變大，從而引起極大的EMC風險，因此在隔離帶間通過電容來給信號提供回流路徑。