RS-485 是為眾多工業(yè)通信系統(tǒng)（例如 PROFIBUS 系統(tǒng)）或連接設(shè)備（例如 PLC、SCADA 系統(tǒng)、RTU 或 MODBUS 系統(tǒng)）選擇的物理層標(biāo)準(zhǔn)。高速和超高速 RS-485 數(shù)據(jù)鏈路通常采用相對簡單的配置，例如單點或并行點對點、全雙工或半雙工或多點，如圖 1所示。

圖 1高速 RS-485 鏈路的典型配置。

這些簡單的圖表隱藏了大量的設(shè)計考慮因素，從每個節(jié)點的收發(fā)器選擇和電路板布局到電纜選擇和互連幾何形狀。為了滿足終用戶對更高數(shù)據(jù)速率和更長電纜長度的需求，同時確保將可識別的數(shù)據(jù)錯誤降至，必須考慮并優(yōu)化所有這些方面。本文探討了工程師在進行高速數(shù)據(jù)傳輸時應(yīng)牢記的關(guān)鍵設(shè)計考慮因素，提供了一個總線節(jié)點設(shè)計示例以及一般設(shè)計指南和布局建議。

以抖動形式出現(xiàn)的信號衰減是限制實際電纜長度的關(guān)鍵因素。這種信號抖動是驅(qū)動器和接收器脈沖偏斜以及模式相關(guān)電纜偏斜的結(jié)果。驅(qū)動器和接收器脈沖偏移是驅(qū)動器和接收器上升沿和下降沿的傳播延遲差異。

位模式相關(guān)的電纜偏移是由不同的位序列引起的總線上信號上升和下降時間的變化。數(shù)據(jù)脈沖響應(yīng)與位模式相關(guān)的偏移，包括振幅損失、圓邊、時間位移以及脈沖“拖尾”到相鄰位間隔中。

應(yīng)用數(shù)據(jù)編碼方案，例如曼徹斯特、8b/10b 或 33hex，有助于減少抖動。對數(shù)據(jù)流進行編碼會在數(shù)據(jù)流中引入轉(zhuǎn)換，以便更均勻地對電纜電容充電和放電，并生成更一致的信號幅度。但是，由于數(shù)據(jù)編碼縮短了電纜電容的充放電時間，從而降低了總線信號幅度。

收發(fā)器選擇
為了向接收器提供可靠的輸入信號，建議使用具有大差分輸出電壓 (V OD ) 和低偏移的高速收發(fā)器。大 V OD 克服了由于電纜衰減、數(shù)據(jù)編碼和共模負載導(dǎo)致的信號幅度降低，并確保遠程接收器輸入端有足夠的噪聲容限。

對于低壓設(shè)計，請注意所謂的“窮人”3V 收發(fā)器，其輸出級只能在高于 4V 的電源電壓下提供符合 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓。在較低的電源軌下，晶體管效率急劇下降，產(chǎn)生的 V OD 比 RS-485 要求的值 1.5V 低 40%。如此低的輸出不會產(chǎn)生足夠的噪聲容限來觸發(fā)遠程接收器。

Intersil 高速收發(fā)器系列具有非常高的輸出驅(qū)動能力，其 V OD 范圍從 4.5V 電源時指定 1.5V 的 160% 到 3.0V 電源時的 100%，從而提供真正的 3V RS-485 兼容驅(qū)動能力。在工作溫度下測得的典型 V OD對于 3V 收發(fā)器超出 RS-485 要求 27%，對于 5V 收發(fā)器超出 70% 至 93%。

此外，小的脈沖偏移可限度地減少收發(fā)器對數(shù)據(jù)鏈路總抖動預(yù)算的影響。所有 Intersil 高速收發(fā)器均規(guī)定脈沖偏移為 1.5ns。此外，在同步應(yīng)用中也是一個重要考慮因素的部件間偏差優(yōu)于 4ns。