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RS-485接口電路的上下拉電阻如何選擇？

時間：2021-03-02 19:00:11
關(guān)鍵字： RS-485    接口電路    電阻   
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[導(dǎo)讀]RS-485總線廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)自動化等領(lǐng)域，在實際應(yīng)中，通常會遇到是否需要加上下拉電阻以及加多大的電阻合適的問題。

RS-485總線廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)自動化等領(lǐng)域，在實際應(yīng)中，通常會遇到是否需要加上下拉電阻以及加多大的電阻合適的問題，下面我們將對這些問題進(jìn)行詳細(xì)的分析。
一、為什么需要加上下拉電阻？
1）當(dāng)485總線差分電壓大于+200mV時，485收發(fā)器輸出高電平。

2）當(dāng)485總線差分電壓小于-200mV時，485收發(fā)器輸出低電平。

3）當(dāng)485總線上的電壓在-200mV～+200mV時，485收發(fā)器可能輸出高電平也可能輸出低電平。但一般總處于一種電平狀態(tài)，若485收發(fā)器的輸出低電平，這對于UART通信來說是一個起始位，此時通信會不正常。

當(dāng)485總線處于開路（485收發(fā)器與總線斷開）或者空閑狀態(tài)（485收發(fā)器全部處于接收狀態(tài)，總線沒有收發(fā)器進(jìn)行驅(qū)動）時，485總線的差分電壓基本為0，此時總線就處于一個不確定的狀態(tài)。同時由于目前485芯片為了提高總線上的節(jié)點數(shù)，輸入阻抗設(shè)計的比較高，例如輸入阻抗為1/4單位阻抗或者1/8單位阻抗(單位阻抗為12kΩ，1/4單位阻抗為48kΩ)，在管腳懸空時容易受到電磁干擾。

因此為了防止485總線出現(xiàn)上述情況，通常在485總線上增加上下拉電阻（通常A接上拉電阻，B總線下拉電阻）。若使用隔離RS-485收發(fā)模塊（例如RSM485PCHT），由于模塊內(nèi)部具有上下拉電阻（對于RSM485PCHT，內(nèi)部上下拉電阻為24kΩ）,因此在模塊外部一般不需要增加上下拉電阻。
二、什么情況下需要加上下拉電阻？
當(dāng)遇到信號反射問題時，通常會通過增加匹配電阻來避免信號反射，以1對1通信為例，如圖1所示。由于485總線通常使用特性阻抗為120Ω的雙絞線，因此在485總線的首尾兩端增加120Ω終端電阻來避免信號反射問題。

根據(jù)RSM485PCHT的具體參數(shù)（如表1）可以得到如圖2所示等效電路，其中RPU、RPD為模塊內(nèi)部在485總線上加的上下拉電阻，RIN為模塊的輸入阻抗。
當(dāng)兩個模塊都處于接收狀態(tài)時，可以根據(jù)基爾霍夫電流定律對節(jié)點A和節(jié)點B列出下列公式：


根據(jù)上述公式可以計算AB之間的差分電壓為：


此時模塊已處于不確定狀態(tài)，模塊接收器可能輸出為高電平，也可能輸出為低電平，這時就需要在模塊外部增加上下拉電阻保證模塊在空閑時不處于不確定狀態(tài)。
三、上下拉電阻如何選擇？
假設(shè)模塊的輸出電源電壓V?O相同，由于RGND接在一起，因此可以認(rèn)為模塊內(nèi)部的上拉電阻是并聯(lián)在一起的，為了方便解釋，對圖2的電路進(jìn)行整理，如圖3所示，在模塊外部增加上下拉電阻可以選擇只增加一組，也可以選擇在每個模塊都增加上下拉電阻，為了解釋方便，我們在485總線上增加一組上下拉電阻。


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