RS-485保護(hù)電路結(jié)電容對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響
發(fā)布時(shí)間:2019-07-03 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】RS-485總線被廣泛應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境,可能有高等靜電或浪涌干擾,工程師通常會(huì)使用氣體放電管和TVS管搭建防護(hù)電路,但該電路的結(jié)電容較高,應(yīng)用不當(dāng)將會(huì)影響通訊。本文將為大家介紹一種低結(jié)電容的外圍電路。
1 常用RS-485保護(hù)電路
圖1 保護(hù)電路1
如圖1所示的保護(hù)電路,氣體放電管將接口處的大部分浪涌電流泄放,共模電感濾除共模信號(hào)的干擾,TVS進(jìn)一步降低氣體放電管后的殘壓,從而保護(hù)后級(jí)電路。RSM485ECHT模塊應(yīng)用圖1所示保護(hù)電路可以達(dá)到接觸靜電±8kV,共模浪涌±4kV,差模浪涌±2kV,滿足大部分工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)RS-485節(jié)點(diǎn)靜電和浪涌等級(jí)的要求。
圖1所示保護(hù)電路雖然保護(hù)能力較強(qiáng),但其結(jié)電容較大,A-RGND或B-RGND結(jié)電容為2.5nF左右,當(dāng)總線上有較多節(jié)點(diǎn)均使用圖1保護(hù)電路進(jìn)行組網(wǎng)時(shí),總線的電容量較大,信號(hào)反射以及信號(hào)邊沿趨于平緩使信號(hào)質(zhì)量變差,甚至?xí)?dǎo)致通信異常。
2 總線電容導(dǎo)致的信號(hào)反射問題
當(dāng)信號(hào)在通信線上傳輸,到達(dá)RS-485節(jié)點(diǎn)上的保護(hù)電路時(shí),保護(hù)電路的結(jié)電容使信號(hào)受到的瞬時(shí)阻抗發(fā)生變化,一部分信號(hào)將被反射,另一部分發(fā)生失真并繼續(xù)傳播下去。
圖2所示為RSM485ECHT單節(jié)點(diǎn)發(fā)送波形,圖3為RS-485總線接6個(gè)保護(hù)電路的示意圖,每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離在30cm左右,使用雙絞線手拉手連接,圖4和圖5分別為在總線上接6個(gè)圖1所示電路的波形測(cè)試點(diǎn)1和波形測(cè)試點(diǎn)6(圖3中標(biāo)注的位置)的波形,波形的上升/下降時(shí)間變長(zhǎng),并且波形測(cè)試點(diǎn)1波形變成了臺(tái)階形狀。
圖2 RSM485ECHT單節(jié)點(diǎn)RS-485接口差分波形
圖3 總線接6個(gè)保護(hù)電路連接示意圖
圖4 RSM485ECHT接6個(gè)保護(hù)電路波形測(cè)試點(diǎn)1波形
圖5 RSM485ECHT接6個(gè)保護(hù)電路波形測(cè)試點(diǎn)6波形
RSM485ECHT的RS-485接口驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng),如下為使用相同測(cè)試條件測(cè)試市場(chǎng)上常用的RS-485收發(fā)器芯片測(cè)試波形,可以看出其波形已被嚴(yán)重干擾,且反射波形已到達(dá)RS-485芯片門限電平附近,有可能引起通信異常。因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)選擇驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)的收發(fā)器。
圖6 某RS-485收發(fā)器接6個(gè)保護(hù)電路波形測(cè)試點(diǎn)1波形
圖7 某RS-485收發(fā)器接6個(gè)保護(hù)電路波形測(cè)試點(diǎn)6波形
3 低結(jié)電容保護(hù)電路
當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)數(shù)較多,可以使用如圖8所示保護(hù)電路,其A-RGND或B-RGND的結(jié)電容僅為20pF,雖然TVS結(jié)電容較大,但普通二極管結(jié)電容非常小,TVS與普通二極管的結(jié)電容為串聯(lián)關(guān)系,因此可以減小保護(hù)電路的結(jié)電容。使用圖8進(jìn)行圖3所示的組網(wǎng),測(cè)試點(diǎn)1的波形如圖9所示,測(cè)試點(diǎn)6波形如圖10所示,波形基本未發(fā)生變化。
圖8 保護(hù)電路2(低結(jié)電容)
圖9 RSM485ECHT接6個(gè)保護(hù)電路2波形測(cè)試點(diǎn)1波形
圖10 RSM485ECHT接6個(gè)保護(hù)電路2波形測(cè)試點(diǎn)6波形
4 總結(jié)
總線上掛載的保護(hù)電路會(huì)使信號(hào)受到的瞬時(shí)阻抗發(fā)生變化,導(dǎo)致信號(hào)反射,當(dāng)總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)較多,總線的電容量較大,會(huì)對(duì)總線波形造成干擾,影響通信信號(hào)質(zhì)量,因此為減小保護(hù)電路對(duì)總線通信的影響,在實(shí)際應(yīng)用可以選擇驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)的收發(fā)器,并且保護(hù)電路若使用圖1所示保護(hù)電路,應(yīng)選擇低結(jié)電容TVS,也可選擇使用如圖8所示的低結(jié)電容保護(hù)電路。
本文轉(zhuǎn)載自ZLG立功科技。
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