LTC2859 和 LTC2861 將一個(gè)邏輯可選的集成端接電阻器與一個(gè)堅(jiān)固的 20Mbps RS485 / RS422 收發(fā)器相結(jié)合,從而在纖巧型封裝中提供了一個(gè)單芯片阻抗匹配的網(wǎng)絡(luò)解決方案。低功耗驅(qū)動(dòng)器具有邏輯可選的低壓擺率模式,可在低于 250kbps 的頻率下工作,具有低 EMI 輻射。1/8 單元負(fù)載接收器在整個(gè) RS485 共模范圍內(nèi)為多達(dá) 256 個(gè)節(jié)點(diǎn)提供故障保護(hù)輸出。接收器輸入和驅(qū)動(dòng)器輸出均具有超過 ±15kV 的可靠 ESD 保護(hù)。半雙工 LTC2859 采用 3mm × 3mm DFN 封裝,而全雙工 LTC2861 采用 4mm × 3mm DFN 封裝和 16 引腳 SSOP 封裝。LTC2859 和 LTC2861 的框圖如圖 2 所示。
圖2.LTC2859 和 LTC2861 的框圖。
可切換端接
RS485收發(fā)器通常通過雙絞線電纜進(jìn)行通信,其特性阻抗范圍為100Ω至120Ω。正確端接電纜對于最大程度地減少可能損壞數(shù)據(jù)的反射非常重要。端接通常由分立電阻組成,其電阻與電纜的特性阻抗相同,在電纜兩端差分連接。然而,當(dāng)使用 LTC2859 / LTC2861 收發(fā)器時(shí),無需外部電阻器。這些器件在接收器輸入端集成了一個(gè) 120Ω 電阻,可以邏輯使能,以便在需要時(shí)端接電纜。圖 3 示出了使用 LTC2859 收發(fā)器正確連接網(wǎng)絡(luò)的示例,該收發(fā)器在兩個(gè)終端器件上啟用了集成端接電阻器。應(yīng)保持與電纜中間級的短連接,因?yàn)檫@些短截線會(huì)產(chǎn)生不必要的反射。
圖3.正確連接的 RS485 網(wǎng)絡(luò),采用具有可選端接器的 LTC2859 收發(fā)器。
為了說明在RS485系統(tǒng)中正確端接放置的重要性,請考慮圖3中的網(wǎng)絡(luò),其中四個(gè)LTC2859收發(fā)器沿5英尺的cat1e電纜等距分布。信號從節(jié)點(diǎn) 4 驅(qū)動(dòng),在節(jié)點(diǎn) 2859 接收。LTC<> 器件中的集成端接電阻器在電纜沿線的不同位置接入或調(diào)出,以說明端接放置對接收波形的影響。不使用外部電阻。
在線路末端(節(jié)點(diǎn)1和4)施加適當(dāng)?shù)碾娮瓒私訒r(shí),接收的波形具有干凈的轉(zhuǎn)換,如圖4a所示。如果端阻端接從節(jié)點(diǎn)4移動(dòng)到節(jié)點(diǎn)2或3,則分別產(chǎn)生圖4b和4c的波形。很明顯,端接電阻的放置會(huì)對信號完整性產(chǎn)生很大影響。
(一)。
(二)。
(三)。
圖4.節(jié)點(diǎn)4處從圖3中的網(wǎng)絡(luò)接收差分信號。終止時(shí)正確終止 在節(jié)點(diǎn) 1 和 4 (a) 處。在節(jié)點(diǎn) 1 和 2 (b) 以及節(jié)點(diǎn) 1 和 3 (c) 處終止時(shí)不正確地終止。
LTC2859 和 LTC2861 中的端接電阻器是通過將端接使能 (TE) 引腳拉高而使能的。當(dāng)端接使能被拉至邏輯低電平或器件未上電時(shí),電阻斷開。圖5 (a)、(b)和(c)顯示電阻在整個(gè)溫度、共模電壓和頻率范圍內(nèi)保持良好。
(一)。
(二)。
(三)。
圖5.LTC2859 端接電阻與溫度 (a)、共模電壓 (b) 和頻率 (c) 的關(guān)系。
與其他 RS120 收發(fā)器相比,LTC2859 和 LTC2861 上包含一個(gè)可選的 485Ω 阻性終端是一個(gè)顯著的優(yōu)勢。當(dāng)對RS485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修改或添加時(shí),可以通過對所需收發(fā)器上的終端使能引腳進(jìn)行邏輯控制來進(jìn)行所需的端接更改。這可以通過使用簡單的跳線或通過更高級別的系統(tǒng)控制來完成,其中手動(dòng)干預(yù)是禁止的。一個(gè)有價(jià)值的好處是,網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠在不使用外部電阻的情況下提供端接,使網(wǎng)絡(luò)重新配置更易于管理。
借助可切換終端,基于控制器的網(wǎng)絡(luò)配置可以擴(kuò)展到簡單的網(wǎng)絡(luò)添加和減少之外,還包括故障保護(hù)。支持長達(dá) 485 英尺總線的 RS4000 網(wǎng)絡(luò)存在電纜中斷或斷開連接的風(fēng)險(xiǎn),從而可能中斷服務(wù)。圖 6 示出了利用 LTC2859 邏輯控制端接來防止此類開路電纜故障的雙主機(jī)控制環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。
圖6.線路中斷容限 RS485 拓?fù)洹?/strong>
當(dāng)檢測到網(wǎng)絡(luò)中的中斷時(shí),由于一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)丟失,主控制器進(jìn)入低數(shù)據(jù)速率模式。即使中斷會(huì)造成嚴(yán)重的阻抗不匹配,在中斷點(diǎn)之前仍然可以進(jìn)行低數(shù)據(jù)速率通信(根據(jù)經(jīng)驗(yàn),如果雙向電纜傳播延遲小于位時(shí)間的10%,則可以進(jìn)行無端接通信)。網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)順序?qū)ぶ返氖瞻l(fā)器都由主站輪詢,以確定中斷發(fā)生的位置。如果網(wǎng)絡(luò)由具有可選端接的 LTC2859 和 LTC2861 收發(fā)器構(gòu)成,則主機(jī)可以指示斷線兩側(cè)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)使能端接電阻。兩個(gè)主控制器現(xiàn)在可以以高數(shù)據(jù)速率訪問總線的每個(gè)節(jié)點(diǎn),直到進(jìn)行物理修復(fù)。主控制器上每個(gè)收發(fā)器的RO引腳的XOR可以選擇減少微控制器的I/O引腳數(shù)量。
司機(jī)
LTC2859 / LTC2861 驅(qū)動(dòng)器能夠提供高達(dá) 485Mbps 的 RS422 / RS20 信號。圖7顯示了以最大數(shù)據(jù)速率工作的器件的波形。LTC2859 / LTC2861 還具有一種降低轉(zhuǎn)換速率模式 (SLO 模式),該模式是通過將 SLO 引腳設(shè)置為一個(gè)邏輯低電平而進(jìn)入的。
圖7.驅(qū)動(dòng)器輸出以 20Mbps 的最大數(shù)據(jù)速率切換。
SLO 模式可延長驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換時(shí)間,以減少設(shè)備和電纜的高頻 EMI 輻射。在這種模式下,驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)速率限制在大約250kbps。壓擺限制還可以減輕線路端接不當(dāng)和長短截線的不利影響。
圖8顯示了正常和SLO模式下的單端和差分驅(qū)動(dòng)器輸出,相應(yīng)的頻譜工作速率為250kbps。SLO模式顯著降低了高頻諧波。
圖8.LTC2859 驅(qū)動(dòng)器輸出在正常和低 EMI SLO 模式下的時(shí)域和頻域波形。
LTC2859 和 LTC2861 驅(qū)動(dòng)器具有電流限制功能,可保護(hù)它們免受諸如將輸出短路至電源或接地之類的故障的影響。短路電流限制在 ±250mA RS485 標(biāo)準(zhǔn)以下,典型鉗位電流為 ±150mA。如果故障電壓大于約±10V,則電流會(huì)進(jìn)一步降低以限制功耗。LTC2859 和 LTC2861 還具有熱停機(jī)保護(hù)功能,以便在故障條件導(dǎo)致該器件過熱時(shí)將其停用。圖9顯示了由曲線示圖儀驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器輸出I-V特性。過流保護(hù)接合在正掃描和負(fù)掃描上,限制驅(qū)動(dòng)器輸出電流。
(一)。
(二)。
圖9.LTC2861 驅(qū)動(dòng)器輸出的曲線 I-V 特性,顯示電流限制。(a) 引腳由 LTC2861 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)為低電平。(b) 引腳由 LTC2861 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)為高電平。
接收器
LTC2859 具有一個(gè)僅利用 540μA 電流 (典型值) 的低功率接收器。LTC2859 / LTC2861 的故障保護(hù)功能保證了當(dāng)輸入短路、開路或端接時(shí),接收器輸出處于邏輯高電平狀態(tài),但驅(qū)動(dòng)時(shí)間不超過約 3μs。延遲可防止信號過零被解釋為短路輸入并導(dǎo)致RO無意中變高。這種故障保護(hù)特性保證適用于–7V至+12V整個(gè)共模范圍的輸入。
接收器輸出在內(nèi)部驅(qū)動(dòng)為高電平(至 Vcc) 或低(接地),無需外部上拉。對于電源范圍內(nèi)的電壓,禁用接收器的RO引腳變?yōu)楦咦杩梗╇娏餍∮凇?μA。
結(jié)論
不正確端接的RS485電纜會(huì)嚴(yán)重扭曲信號,導(dǎo)致數(shù)據(jù)完整性損失。在沒有邏輯可選端接的情況下校正網(wǎng)絡(luò)終端通常需要對擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理檢查。堅(jiān)固耐用的 LTC2859 和 LTC2861 上包括可選的端接電阻,為具有下一代遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧功能的 RS485 網(wǎng)絡(luò)提供了完整的解決方案。
審核編輯:郭婷
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