RS-485收發器
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
RS-485收發器的實例教程
或許做過Profibus DP（物理層也是采用的RS-485）的朋友會說，你看profibus DP為什么推薦的終端匹配電路是下面這樣的呢？
其實是因為Profibus DP采用的通信介質其標稱特征阻抗不一樣。所以實際工程應用的時候則會有小的差異。
在TI的資料上看到這樣一個端接接法：
在噪聲比較嚴重的場合，建議使用右邊的端接方案，利用兩個60Ω電阻以及220pF電容形成低通濾波器，將增加線路的抗噪聲能力。
在實際工程布線的時候，如果遇到噪聲比較嚴重的時候，一方面可以利用示波器查看總線信號質量，在將端接方式做一些小的調整。
接口設計
RS-485收發器芯片很多芯片公司都提供，比如TI,Microchip 等廠家都有，選擇接口芯片的時候需要考慮，芯片的供電電壓輸入邏輯是否與使用的單片機/DSP的電平兼容，另外就是前面提到的其接收電路的阻抗是否是符合RS-485標準輸入阻抗的。如果不是的，那么在考慮網絡部署的時候，所能帶的負載數量就有可能需要做調整。另外注意一下，有的新設計RS-485收發器具備fail-safe功能。
另外，前面說到標準收發器可以驅動32個標準收發器負載設備，也即是（12kΩ)標準單位輸入阻抗。
在做具體接口電路設計的時候還需要考慮EMC要求，在一些設備現場真的有很強的干擾，比如電網上有大的電機等感性設備運行，有時候就會干擾設備；另外也有可能有空間輻射干擾，這時候可以考慮采用帶屏蔽雙絞線，屏蔽層接大地，抗干擾方面我了解的不是很深入，僅整理一下。
展開 雖然RS-485接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當共模電壓超過RS-485接收器的極限接收電壓，即大于+12V或小于-7V時，接收器就再也無法正常工作了，嚴重時甚至會燒毀芯片和儀器設備。
解決此類問題的方法是通過DC-DC將系統電源和RS-485收發器的電源隔離；通過光S將信號隔離，徹底消除共模電壓的影響。實現此方案的途徑可分為：
1、用光藕、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構筑電路;
2、使用二次集成芯片，如PS1480、MAX1480等。
六、RS-485系統的常見故障及處理方法
RS-485是一種低成本、易操作的通信系統，但是穩定性弱同時相互牽制性強，通常有一個節點出現故障會導致系統整體或局部的癱瘓，而且又難以判斷。故向讀者介紹一些維護RS-485的常用方法。
1、若出現系統完全癱瘓，大多因為某節點芯片的VA、VB對電源擊穿，使用萬用表測VA、VB間差模電壓為零，而對地的共模電壓大于3V，此時可通過測共模電壓大小來排查，共模電壓越大說明離故障點越近，反之越遠；
2、總線連續幾個節點不能正常工作。一般是由其中的一個節點故障導致的。一個節點故障會導致鄰近的2-3個節點(一般為后續)無法通信，因此將其逐一與總線脫離，如某節點脫離后總線能恢復正常，說明該節點故障；
3、集中供電的RS-485系統在上電時常常出現部分節點不正常，但每次又不完全一樣。這是由于對RS-485的收發控制端TC設計不合理，造成微系統上電時節點收發狀態棍亂從而導致總線堵塞。改進的方法是將各微系統加裝電源開關然后分別上電；
4、系統基本正常但偶爾會出現通信失敗。
展開 針對RS-232-C的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485就是其中之一，它具有以下特點：
1）RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2-6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2-6）V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。
2）RS-485的數據最高傳輸速率為10Mbps
3）RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。
4）RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個收發器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。
5）因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。因為RS485接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。
二、RS-422與RS-485串行接口標準
1、平衡傳輸
RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數據信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B
通常情況下，發送驅動器A、B之間的正電平在+2～+6V，是一個邏輯狀態，負電平在-2～6V，是另一個邏輯狀態。
展開 RS485作為常見的總線之一，幾乎每個工控設備都在用，我們也對其熟悉不過了。我們都知道RS485雙半雙工通信，其CPU內部的根源是串口通信，串口通信是區分發送TX和接收RX的，在同一對差分信號線上同時傳輸TX、RX，就是進行方向的控制，方向的控制時機不對，數據傳送是要出問題的。
例如下圖1、圖2中，CPU端的TX信號發送完畢后約100uS后方向引腳 拉低，切換到接收狀態，但是在TX信號發送完畢后60uS從機就回復了的RX信號，由于此時還是處于RS485芯片還是處于發送狀態，此時的接收數據將會被忽略，在系統層面就是體現為數據接收丟包。
圖1 RS485 接口電路
有些讀者會可能回想，只要從機回復數據晚一些，不要這么快速回復，就不存在這個問題了。但是從機一般都是客戶的機器，我們幾乎不可能要求別人更改回復時間。例如三菱的Fx3U PLC作為從機時，從主機發送數據結束到從機回復數據，只用了60uS，部分控制板，甚至回復時間在10uS以內。
研究RS485的方向切換的目標就是：RS485總線空閑時要處于接收狀態，如果有主機發送數據，則置高方向引腳，發送完成及時切換到接收狀態。
圖2 方向腳切換時間過長的情形
一、RS485方向切換的方案1：使用反相器自動切換
大部分的低成本RS232-RS485轉換器采用了這種方法。具體的實現方法是:把串口的發送信號TX作為反相器的輸入，反相器的輸出則用來控制RS485收發器的收發控制引腳,同時在RS485收發器的A/B輸出端加上上拉/下拉電阻,具體電路如圖3所示。
展開 去耦：阻止從一電路交換或反饋能量到另一電路，防止發生不可預測的反饋，影響下一級放大器或其它電路正常工作。
旁路：將混有高頻信號和低頻信號的信號中的高頻成分通過電子元器件（通常是電容）過濾掉，只允許低頻信號輸入到下一級，而不需要高頻信號進入。
濾波：濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項重要措施。
4、什么是競爭與冒險？
邏輯電路中，由于門的輸入信號經過不同的延時，到達門的時間不一致，這種情況叫競爭。由于競爭而導致輸出產生毛刺（瞬間錯誤），這一現象叫冒險。
5、無源濾波器和有源濾波器有什么區別？
無源濾波器由無源器件R、L、C組成，將其設計為某頻率下極低阻抗，對相應頻率諧波電流進行分流，其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道。
無源濾波器可分為兩大類：調諧濾波器和高通濾波器。無源濾波器結構簡單、成本低廉、運行可靠性高，是應用廣泛的被動式諧波治理方案。有源濾波器由有源器件（如集成運放）和R、C組成，不用電感L、體積小、重量輕。
有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應的放大器。集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗很高，輸出電阻很小，構成有源濾波電路后有一定的電壓放大和緩沖作用。集成運放帶寬有限，所以有源濾波器的工作頻率做不高。
6、請問鎖相環由哪幾部分組成？
由鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器三部分組成，有的鎖相環還多一個1/N分頻器。
7、請問RS-232C標準的邏輯0和邏輯1電壓范圍是多少？CAN和RS485收發器工作電平是幾伏？
RS-232C電氣標準是負邏輯，邏輯0的電壓范圍是+5V~+15V，邏輯1的電壓范圍是-5V~-15V。
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RS485與CAN總線不同，由于RS485收發器中一般都內置失效保護電路，在近距離、低波特率下允許不加終端匹配電阻。
9. 電纜與接線
CAN總線采用差分信號傳輸，如果使用帶屏蔽雙絞線，屏蔽層應單點接地。
圖9-11列出帶單屏蔽層的CAN電纜剖析與連接線示范。
圖9-1：電纜信號分配、接地和終端匹配
通常電纜截面積越小，其分布電容、分布電感和直流電阻越大。
具體的實現方法是:把串口的發送信號TX作為反相器的輸入，反相器的輸出則用來控制RS485收發器的收發控制引腳,同時在RS485收發器的A/B輸出端加上上拉/下拉電阻,具體電路如圖3所示。
RS485與CAN總線不同，由于RS485收發器中一般都內置失效保護電路，在近距離、低波特率下允許不加終端匹配電阻。
9.
RS485與CAN總線不同，由于RS485收發器中一般都內置失效保護電路，在近距離、低波特率下允許不加終端匹配電阻。
9. 電纜與接線
CAN總線采用差分信號傳輸，如果使用帶屏蔽雙絞線，屏蔽層應單點接地。
圖9-11列出帶單屏蔽層的CAN電纜剖析與連接線示范。
解決此類問題的方法是通過DC-DC將系統電源和RS-485收發器的電源隔離；通過光S將信號隔離，徹底消除共模電壓的影響。實現此方案的途徑可分為：
1、用光藕、帶隔離的DC-DC、RS-485芯片構筑電路;
2、使用二次集成芯片，如PS1480、MAX1480等。
另外注意一下，有的新設計RS-485收發器具備fail-safe功能。
另外，前面說到標準收發器可以驅動32個標準收發器負載設備，也即是（12kΩ)標準單位輸入阻抗。
這里指的純阻性負載主要由終端電阻、偏置電阻和RS-485收發器三者構成。
在敘述EIARS-485規范時曾提到過RS-485驅動器在帶了32個節點，配置了150Ω終端電阻的情況下，至少能輸出1.5V的差分電壓。一個接收器的輸入電阻為12kΩ，整個網絡的等效電路如圖5所示。
RS485與CAN總線不同，由于RS485收發器中一般都內置失效保護電路，在近距離、低波特率下允許不加終端匹配電阻。
09
電纜與接線
CAN總線采用差分信號傳輸，如果使用帶屏蔽雙絞線，屏蔽層應單點接地。
CAN和RS485收發器工作電平是幾伏？
RS-232C電氣標準是負邏輯，邏輯0的電壓范圍是+5V~+15V，邏輯1的電壓范圍是-5V~-15V。
CAN和RS485收發器工作電平是幾伏？
RS-232C電氣標準是負邏輯，邏輯0的電壓范圍是+5V~+15V，邏輯1的電壓范圍是-5V~-15V。
CAN收發器工作電平是5V，RS485收發器工作電平是3.3V。
8、名詞解釋：UART、USRT、USART。
