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[导读]在这篇文章中,我将讨论 RS-485 接收器和 RS-485 标准中的相关参数。RS-485 收发器(例如SN65HVD7x 半双工系列)具有等效的接收器输入原理图,如图 1 所示。 1) 接收器输入电路由静电放电 (ESD) 保护、电阻分压器网络和偏置电流,所有这些都在塑造到达差分比较器的幅度和共模电压方面发挥作用。

在这篇文章中,我将讨论 RS-485 接收器和 RS-485 标准中的相关参数。RS-485 收发器(例如SN65HVD7x 半双工系列)具有等效的接收器输入原理图,如图 1 所示。 1) 接收器输入电路由静电放电 (ESD) 保护、电阻分压器网络和偏置电流,所有这些都在塑造到达差分比较器的幅度和共模电压方面发挥作用。


RS-485 基础知识:RS-485 接收器

图 1:差分接收器输入结构

ESD保护

就半双工收发器的 ESD 保护而言,最需要注意的是驱动器和接收器共享相同的 ESD 保护,从而节省空间。但对于全双工收发器,驱动器(Y 和 Z 引脚)和接收器(A 和 B 引脚)都需要独立的 ESD 保护。这意味着您需要两倍的面积来支持 ESD 保护。

电阻分压器网络

A 和 B 输入端的电阻分压器网络有两个功能。第一个功能是衰减超出接收器电源电压范围的大信号。这个衰减因子是必要的,因为 RS-485 标准规定总线端子上可以存在低至 -7V 和高达 +12V 的电压,以解决共享网络上收发器之间可能存在的接地电位差异。这些高电压需要衰减到 3.3V 或 5V 收发器可以处理的电压。典型的衰减因子约为 10 比 1,大大降低了比较器内部的电压幅度。

电阻分压器网络的第二个重要功能是将总线电压偏置到 V CC /2。这是必要的,因为简单地衰减负信号不会在接收器的本地接地和 V CC之间产生电压。衰减信号并将其偏向 V CC /2 可防止比较器的输入饱和;从而使比较器能够正确评估 A 和 B 端子之间的差分电压。

这种偏置电压的能力还允许系统在远程 RS-485 驱动器的接地和本地 RS-485 接收器的接地之间没有公共接地连接的情况下运行。图 2 显示了输入信号如何通过电阻分压器网络从总线端子到比较器的输入端进行衰减和偏置。


RS-485 基础知识:RS-485 接收器

图 2:接收器输入电压衰减

R1和R3的串联组合|| R5(电阻 R3 和 R5 并联)是决定接收器输入阻抗的主要因素。RS-485 标准规定,在有电和无电条件下将 -7V 至 +12V 施加到输入端子时,兼容接收器的输入漏电流必须保持在图 3 中所示的阴影区域内。


RS-485 基础知识:RS-485 接收器

图 3:RS-485 接收器输入 IV 特性

接收器衰减器设计存在的折衷是为了降低泄漏电流,必须使用更高的电阻值,这会增加衰减器中电阻的尺寸。更大尺寸的组件会产生更昂贵的裸片和更多的寄生电容。该杂散电容和比较器的输入电容与衰减器的电阻并联,形成一个低通滤波器,进而限制接收器的最大带宽。因此,输入漏电流和电阻值与衰减器的带宽和尺寸之间存在平衡。使用SN65HVD78器件是 SN65HVD7x 系列中速度最快的器件,您可以看到它还具有最高的总线输入泄漏电流,这是因为所需的电阻值较低的衰减器电路。

偏置电流

图 4 显示了连接在比较器的 B 输入端和地之间的电流源的影响。利用叠加原理可以看出,电流源会在连接到比较器负输入端的R4和R6两端产生电压降。这会产生一个故障安全偏置电压,当向 A 和 B 引脚施加 0V 差分电压时,该偏置电压会导致负端的电压低于正端,并且比较器的输出处于已知的高电平状态。

这种故障安全偏置可确保在总线空闲或总线短路情况下,R 输出为高电平。在 SN65HVD7x 系列的 V IT数字中,正阈值的典型值为 -70mV,负阈值通常为 -150mV。如果没有故障安全偏置,收发器阈值将以 0V 为中心,并处于 0V 差分输入电压的不确定状态。


RS-485 基础知识:RS-485 接收器

图 4:失调偏置电流的影响

总之,了解 RS-485 接收器的基本输入结构应该有助于您了解重要的接收器电气规格,例如输入泄漏电流和正负输入阈值。我希望您现在了解存在的权衡以及数字的来源。


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