RS-422和RS-485在通訊時,也會同樣遭遇到一些連接問題,在這期間可能觸發(fā)一些保護機制。本文將圍繞網(wǎng)絡(luò)失效保護和瞬態(tài)保護進行展開,詳述其中的原因。
一、網(wǎng)絡(luò)失效保護
RS-422與RS-485標準都規(guī)定了接收器門限為±200mV。這樣規(guī)定能夠提供比較高的噪聲抑制能力,如前文所述,當接收器A電平比B電平高+200mV以上時,輸出為正邏輯,反之,則輸出為負邏輯。
但由于第三態(tài)的存在,即在主機在發(fā)端發(fā)完一個信息數(shù)據(jù)后,將總線置于第三態(tài),即總線空閑時沒有任何信號驅(qū)動總線,使AB之間的電壓在-200~+200mV直至趨于0V,這帶來了一個問題:接收器輸出狀態(tài)不確定。
如果接收機的輸出為0V,網(wǎng)絡(luò)中從機將把其解釋為一個新的啟動位,并試圖讀取后續(xù)字節(jié),由于永遠不會有停止位,產(chǎn)生一個幀錯誤結(jié)果,不再有設(shè)備請求總線,網(wǎng)絡(luò)陷于癱瘓狀態(tài)。
除上述所述的總線空閑會造成兩線電壓差低于200mV的情況外,開路或短路時也會出現(xiàn)這種情況。故應(yīng)采取一定的措施避免接收器處于不確定狀態(tài)。
通常是在總線上加偏置,當總線空閑或開路時,利用偏置電阻將總線偏置在一個確定的狀態(tài)(差分電壓≥-200mV)。將A上拉到地,B下拉到5V,電阻的典型值是1kΩ,具體數(shù)值隨電纜的電容變化而變化。
上述方法是比較經(jīng)典的方法,但它仍然不能解決總線短路時的問題,有些廠家將接收門限移到-200mV/-50mV,可解決這個問題。
二、瞬態(tài)保護
由于傳輸線對高頻信號而言就是相當于電感,因此對于高頻瞬態(tài)干擾,接地線實際等同于開路。這樣的瞬態(tài)干擾雖然持續(xù)時間短暫,但可能會有成百上千伏的電壓。
實際應(yīng)用環(huán)境下還是存在高頻瞬態(tài)干擾的可能。一般在切換大功率感性負載如電機、變壓器、繼電器等或閃電過程中都會產(chǎn)生幅度很高的瞬態(tài)干擾,如果不加以適當防護就會損壞RS-422或RS-485通信接口。對于這種瞬態(tài)干擾可以采用隔離或旁路的方法加以防護。
1、隔離保護方法
這種方案實際上將瞬態(tài)高壓轉(zhuǎn)移到隔離接口中的電隔離層上,由于隔離層的高絕緣電阻,不會產(chǎn)生損害性的浪涌電流,起到保護接口的作用。
通常采用高頻變壓器、光耦等元件實現(xiàn)接口的電氣隔離,已有器件廠商將所有這些元件集成在一片IC中,使用起來非常簡便。這種方案的優(yōu)點是可以承受高電壓、持續(xù)時間較長的瞬態(tài)干擾,實現(xiàn)起來也比較容易,缺點是成本較高。
2、旁路保護方法
這種方案利用瞬態(tài)抑制元件(如TVS、MOV、氣體放電管等)將危害性的瞬態(tài)能量旁路到大地,優(yōu)點是成本較低,缺點是保護能力有限,只能保護一定能量以內(nèi)的瞬態(tài)干擾,持續(xù)時間不能很長,而且需要有一條良好的連接大地的通道,實現(xiàn)起來比較困難。
在這種方法中,隔離接口對大幅度瞬態(tài)干擾進行隔離,旁路元件則保護隔離接口不被過高的瞬態(tài)電壓擊穿。
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