利用3.3V供电RS485接口实现远距离数据通信

3、端接电阻

RS-485数据信号采用差分传输方式，信号在转换期间和转换之后会发生反射。数据的传输速率较低或者通讯距离较近时，反射持续时间较短，对接收的逻辑电平没有影响，可以不用终端匹配。相反，如果数据的传输速率高或者通讯距离较远时，反射持续时间较长，则需要对总线进行终端匹配。

那么究竟在怎样的数据速率和电缆长度时需要进行总线匹配呢？一条经验性的原则是：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时无需进行终端匹配。

终端匹配有以下两种方案：

a、电阻匹配，在RS-485总线电缆的始端和末端都并接终端电阻。端接电阻取120Ω，与双绞线电缆特性阻抗匹配。该方案比较简单，目前最为普遍。如图4所示。该方案的弊端在于，匹配电阻对功率消耗较大，不太适合对功耗限制比较严格的系统。

图4：端接电阻示意图

b、RC匹配，在总线直接串联一个电阻和电容。容值的选取与信号的传输速率有关，电路连接方式如图5。由于电容的存在，减少了大部分的功率损耗，同时也影响了信号的传输速率。因此，容值的选取就显得比较关键。

图5：RC匹配示意图

4、故障保护

RS-485网络中，当所有的收发器都工作在接收模式时，总线处于空闲状态。此时总线上的差分电压VA-VB=0，接收器输出处于未定义状态，从而导致UART接收错误信息。除此之外，总线的断路、短路故障，都会造成UART上接收到错误信息。为了避免出现以上错误，在总线上放置上、下拉电阻。图6为总线偏置电路。电阻R1、R2的选择可根据下列计算方法得出，R1=R2=R，RT=120Ω（由于总线上终端和起始端各有1个120Ω终端电阻，所以RT0取值60Ω），VA-VB=Vcc*RT/（2R+RT0），应满足VA-VB>200mV，低压传输时，取Vcc=3.3V，那么R=465Ω。

图6：总线偏置电路

5、瞬态保护

实际应用中，RS-485总线上经常会遇到雷击、静电、电源波动等情况，由于传输线对高频信号相当于电感，因此对于高频瞬态干扰，接地线等同于开路。瞬态干扰虽然持续时间短暂，但可能会有成百上千伏的电压。一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰，如果不加以适当防护可能会引起通信接口器件的损坏。通常情况下，会采取旁路保护方法，如图7所示。

图7：偏置保护电路

由于旁路保护方法是将瞬变能量释放到地回路，因此必须要有良好的接地。对于高速信号的远距离传输，应考虑保护器件容值和线路间容值对信号延时的影响。