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怎么实现RS-485数据速率独立型半双工中继器的设计？

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2021-5-25 06:25:40　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × Dockert 该类别下有 10 个回答。邀请回答 cmh22 该类别下有 10 个回答。邀请回答 testd012 该类别下有 9 个回答。邀请回答 wupei1024 该类别下有 9 个回答。邀请回答报纸弟弟麦花该类别下有 9 个回答。邀请回答 nvhwyrwerw 该类别下有 9 个回答。邀请回答 tutu10 该类别下有 9 个回答。邀请回答 milly888 该类别下有 9 个回答。邀请回答 scmywkf 该类别下有 8 个回答。邀请回答 st94wo 该类别下有 8 个回答。邀请回答 04860860686 该类别下有 8 个回答。邀请回答 vtwterwer 该类别下有 8 个回答。邀请回答 kingnet_52040 该类别下有 8 个回答。邀请回答 wyerwwr 该类别下有 8 个回答。邀请回答 hanyan533 该类别下有 8 个回答。邀请回答 LDF7803 该类别下有 7 个回答。邀请回答 zhuo85 该类别下有 7 个回答。邀请回答宋小辉1 该类别下有 7 个回答。邀请回答 73723fsdfw 该类别下有 7 个回答。邀请回答 asd008 该类别下有 7 个回答。邀请回答举报何壮梦相关推荐 • 如何实现RS-485中继器的设计？ 3356 • 如何利用CA555相对延时单稳触发电路实现RS-485总线中继器的设计？ 1323 • 推荐个单片机和485芯片来设计RS485中继器 5500 • 什么是RS-485接口，对比RS-232-C接口有和特点？ 1677 • 隔离型RS-485收发器设计有什么问题？ 1696 • 隔离型RS-485收发器设计问题总结 1215 • RS-485自动收发电路应用异常的解决办法 3133 • 想问问设计RS485中继器难吗？要求是多路分支 3787 • RS－485自动收发型收发器工作原理揭秘 5745 • 怎样使用两块开发板通过RS-485串口通信并分别控制对方呢 1355 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 　　工程师们经常面临的一个问题是，如何为 RS-485 应用设计一款非数据速率依赖型半双工中继器。例如，通过给现有网络添加分接头，设计一款超出建议最大线缆长度（1200m）的远距离网络，或者设计一款星型拓扑网络。各种系统所使用的数据速率并不相同，从 10 kbps 到 200 kbps，不一而足。　　远程节点之间的接地电位差（GPD）所产生的电压，超出了大多数总线收发器的最大共模电压范围，因此必须在网络节点电子组件和总线之间实施电隔离。　　《参考文献 1》中，线缆长度与数据速率的对比特性表明，应使用 1200m（4000英尺）的最大线缆长度（图 1）。使用该长度时，常用 120-Ω、AWG24 无屏蔽双绞线（UTP）的电阻接近端电阻器值，并使总线信号摆幅减小一半（6 dB）。　　　　在 RS-485 技术文献中，为了简便起见，收发器产品说明书通常会介绍一种全双工中继器设计。但是，在远距离传输网络中，数千个仪表都使用全双工线缆并不可取，因为线缆和配线都非常的昂贵。　　为了实施一款更远距离的半双工模式远距传输网络，我们必须安装一个半双工中继器。图 2 显示了一个系统结构图。由于半双工中继器连接至两个总线段，该中继器必须包含两个独立的收发器，每个收发器都经由信号隔离器连接至其各自总线，并连接至一个隔离于两个收发器部分的控制逻辑。该控制逻辑及时关闭和开启中继器的驱动器和接收机部分。任意方向的发来数据信号都可对其初始化。　　　　两种最为常用的时序控制方法是图 3 所示单触发电路和图 4 所示时延反相缓冲器电路。为了确保正确的开关行为，两种方法都要求对上电和总线闲置以后的启动条件进行定义。通过故障保护偏压电阻器 RFS 可以完成这项工作，其在没有收发器有效驱动总线时，产生一个大于接收机输入敏感度 VFS 》 +200 mV 的故障保护电压 VFS。　　　　　　完整执行一遍单触发电路的功能运行顺序（此处以数字编号，请参见图 3），清楚地说明了该中继器的工作过程：　　1、在总线闲置期间，由于VFS，两个中继器端口的接收机输出均为高电平。因此，两个收发器在接收模式下相互牵制。　　2、接下来，端口 1 上发来数据包起始位的到达，驱动 RX1 输出为低。这种转变触发单触发电路，从而驱动其输出为高，并激活驱动器 DR2。　　3、正确计算时间常量 RD × CD，以使该单触发电路输出在整个数据包时间期间都保持高态。　　4、在单触发时间常量期间，DR2 始终驱动总线 2。XCVROUT 代表总线 2 上远程收发器的接收机输出状态。请注意，DR2 被激活时，上拉电阻器 RPU 拉高未激活接收机（RX2）的输出，以使 RX1 保持激活状态。　　这种解决方案的缺点是，R-C 时间常量取决于数据包长度和发送信号的数据速率。另外，单触发电路易受噪声瞬态的影响，容易引起伪触发和中继器故障。　　不过，单触发电路常用于接口桥接，例如：RS-232 到 RS-485 转换器等。这些转换器直接把 RS-485 网络连接至老式 PC 或者 RS-232 控制机器的 RS-232 端口。　　有一种更加稳健和不依赖于数据速率的方法可以替代单触发电路，即通过一种具有不同充电和放电时间的反相施米特（Schmitt）触发缓冲器，实现时序控制。优先原则是在逻辑低状态期间主动驱动总线，并在逻辑高状态期间关闭驱动器。然后，根据逐位原则开启和关闭序列，从而使中继器功能独立于数据速率和数据包长度。　　完整执行一遍反相器控制中继器的功能运行顺序（此处以数字编号，请参见图4），可以清楚地说明其运行过程：　　1、在总线闲置期间，由于 VFS，两个中继器端口的接收机输出均为高。延迟电容 CD 获得完全充电，驱动反相器输出为低态，以使收发器维持在接收模式下。　　2、之后，总线 1 出现一个低位，驱动RX1输出为低电平，快速对 CD 放电，并激活驱动器 DR2。　　3、当总线电压变为正（VBus 》 200 mV）时，RX1 输出变为高，其驱动 DR2 输出为高，并通过 RD 对 CD 缓慢充电。必须正确计算最小时间常量（RD × CD），以使最大电源电压 VCC（max）和最小正反相器输入阈值VTH+（min）时，延迟时间tD 超过驱动器最大低到高传播延迟 tPLH（max），即超出 30%。例如，电容为 CD = 100 Pf 时，RD 的要求电阻值为：　　　　4、根据延迟时间（tD）与实际数据位间隔时间的对比情况，延长驱动器激活时间，以在总线建立有效的高态信号。需在从发射模式切换至接收模式以前完成这项工作，目的是让接收机输出始终保持高态。由于接收机传播延迟短于驱动器，因此接收机不可能变为低态，即使是一瞬间的低态都不可能。驱动器一旦关闭，外部故障保护电阻器便将总线 2 偏压至 200 mV 以上，其被活跃接收机看作是一个定义高电平。　　5、某个总线闲置，低位 VOD 《 1.5 V，高位之初时延（tD）的 VOD 》 1.5 V，此时，总线 2 的差动输出电压为 VOD = VFS 》 +200 mV。之后，其余高位 VOD = VFS 》 +200 mV。　　此外，XCVROUT代表总线 2 上远程收发器的接收机输出状态。传统中继器设计的数据速率通常被限制为 10 kbps，更短传播延迟的一些现代收发器拥有高达 100 kbps 以上的数据速率。　　为了简便起见，到目前为止，中继器讨论始终都没有涉及电隔离这一重要内容。但是，在一些远距传输网络（中继器的主要应用领域）中，网络节点之间的大接地电位差（GPD）很是常见。这些 GPD 以收发器输入强共模电压的形式存在，如果不实施电隔离，它们会对器件产生破坏力。当收发器总线电路隔离于其控制电路时，总线系统独立于本地节点的接地电位。　　图 2 显示了隔离于节点控制电路的总线节点驱动器和接收机部分。但是，就中继器而言，必须使用双隔离，因为内部控制逻辑必须隔离于总线 1 和总线 2。另外，两个总线还必须相互隔离。图 5 显示了实施这种隔离的一个中继器电路，表1列出了其材料清单（BOM）。电路使用两个经过隔离的 RS-485 收发器，每个收发器都要求一个单独的隔离电源 VISO，其源自于控制部分的中央 3.3V 电源（请参见图 6）。　　　　　　结论　　中继器可用作总线扩展器或者分接头延长器。用作总线扩展器时，中继器构建一个总线的末端和另一个总线的开端。这样可以在两个端口固定安置故障保护电阻器和端接电阻器。但是，当中继器用作分接头延长器时，它可以放置在网络的任何位置。这时，应去除连接总线的端口的电阻器，但是仍然保留分接头端口的电阻器。

2021-5-25 10:55:42 评论举报杨磊