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最小節點間距

以增多器件與器件間互連的方式增大總線容抗會降低總線阻抗，并導致總線的傳輸媒介與負載部分的阻抗失配。輸入信號到達這些失配點時會有一部分被反射回信號來源處，從而使驅動器輸出信號失真。

要確保總線上任何一處輸出驅動器送出的信號在第一次信號轉換過程中，到達接收器時均達到有效輸入電平，就要求總線節點之間只相隔最小間距，約可按下式計算：

其中CL為集總負載電容，C為傳輸媒介(線纜或PCB走線)單位長度的電容。上式給出的是最小器件間距與分布媒介和集總負載電阻的函數關系，圖7將這種關系圖形化了。

圖7：最小節點間距與器件和傳輸媒介容抗的關系。

負載電容包括線路總線管腳的電容、連接器的接觸電容、印制電路板的走線電容、保護器件的電容，當總線至收發器(收發器的線頭)之間的電距離較短時還包括任何其他與干線相連的物理連接帶來的電容。

接地與隔離

遠程數據連接通常存在很大的地電位差(GDP)，該電位差到了發送器的輸出上就成了共模噪聲。如果這種噪聲過大，就可能超過接收器的輸入共模噪聲容限，從而對器件造成損壞。因此，不建議依靠本地接地作為電流回流的可靠路徑(見圖8a)。也不建議直接用地線連接遠程地，(見圖8b)因為這可能會引發很大的地回路電流，耦合到數據線之中成為共模噪聲。像RS-485建議的那樣通過在接地通路上插入電阻來減小回路電流也只解決了一半問題。一個大接地回路的存在就使數據鏈路對回路中其他地方產生的噪聲非常敏感。因此，通過這種方式仍無法建立一個可靠的數據鏈路(見圖8c)。

圖8：需要注意的設計缺陷：a) GPD過高； b) 回路電流過大； c)減小回路電流，但過大的接地環路仍會導致電路對感應噪聲高度敏感。

建立可靠的長距離數據鏈路的最可靠的方法是通過絕緣隔離。采用該方法時，總線收發器的信號線和電源線與本地信號與電源是相互隔離的。

電源隔離器，例如隔離型DC/DC變換器、和數字容性隔離器等信號隔離器均能阻止電流在遠程系統的接地之間流通，從而避免創造這樣的電流回路。

圖9給出的是多個隔離型收發器的詳細連接。所有收發器中除了一個以外其他均通過隔離連接到總線，圖中唯一一個未隔離的收發器為整個總線提供單一地參考。

圖9：多個現場總線收發器位置與單一地參考的隔離。

小結

雖不能說是非常完整，但本文的目標是涵蓋RS-485系統設計的所有主要問題。盡管關于這一主題有大量的技術文獻，但本文旨在為新接觸RS-485的系統設計師們提供一個詳盡的設計指南。

按照本文討論的方法，并參考一些詳細的應用報告，可以幫助設計師們在最短時間內完成一個可靠的符合RS-485標準的系統設計。

深圳市天地華杰科技有限公司生產的RS-485系列產品十分豐富，涵蓋范圍也很廣。產品特性包括低EMI、低功率(1/8UL)、高ESD保護(從16kV到30kV)，以及針對開路、短路和總線空閑條件的全套故障保險功能。對于需要隔離的遠距離應用，天地華杰的產品線還擴展到單片雙隔離器、三隔離器和4隔離器版本的單向和雙向數字隔離器(從DC到150Mbps)，以及隔離型DC/DC變換器(帶3V到5V整流輸出)，以為隔離柵兩端同時提供電源。