全面解析max485总线接地的问题

在485总线的应用中，如果简单地只用一对双绞线将各个接口的‘A’、‘B’端连接起来，而忽略了信号地的互连，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有下面二个原因：

1.共模干扰问题：485总线虽采用差分方式传输信号，似乎并不需要相对于某个参照点来判定信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了，但有人往往忽视了任何485接口IC总有一定的共模电压承受范围，如一般的-7～+12V，只有满足这个条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。比如当发送器A向接收器B发送数据时，发送器A的输出共模电压为VOS，由于两个系统具有各自独立的接地系统，存在着地电位差VGPD，那么接收器输入端的共模电压VCM就会达到VCM=VOS+VGPD。RS-485标准规定VOS≤3V，但VGPD可能会有很大幅度如十几伏甚至上百伏，且可能伴有强干扰(快速波动)，致使接收器共模输入超出正常范围并在传输线路上产生干扰电流，轻则影响正常通信，重则损坏通信接口电路。

2.EMI问题：发送器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道(信号地)，就会以辐射的形式返回源端(注意485的交流模型)，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

由于上述原因，尽管485采用了差分平衡传输方式，但对整个485网络而言，必须有一条低阻的信号地将各个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压VGPD被短路。这条信号地可以是额外的一条线(非屏蔽双绞线)，或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。这是最通常的接地方法。

值得注意的是，这种做法仅对高阻型共模干扰有效，由于干扰源内阻大，短接后不会形成很大的接地环路电流，对于通信不会有很大影响。若共模干扰源内阻较低时，则会在接地线上形成较大的环路电流，影响正常通信，这时应采用下述解决方案：

(1) 采用浮地技术，隔断接地环路。这是较常用也是十分有效的一种方法，当共模干扰内阻很小时上述方法已不能奏效，此时可以考虑将引入干扰的节点(例如处于恶劣的工作环境的现场设备)浮置起来(也就是系统的电路地与机壳或大地隔离)，这样就隔断了接地环路，不会形成很大的环路电流。

(2) 采用隔离接口。有些情况下，出于安全或其它方面的考虑，电路地必须与机壳或大地相连，不能悬浮，这时可以采用隔离接口来隔断接地回路，但是仍然应该有一条地线将隔离侧的公共端与其它接口的工作地相连。