高頻信號傳輸時(shí),信號波長相對傳輸線較短,信號在傳輸線終端會(huì)形成反射波,干擾原信號,所以需要在傳輸線末端加終端電阻,使信號到達(dá)傳輸線末端后不反射。對于低頻信號則不用。在長線信號傳輸時(shí),一般為了避免信號的反射和回波,也需要在接收端接入終端匹配電阻。
二、終端電阻在通信中的作用在RS485組網(wǎng)過程中另一個(gè)需要主意的問題是終端負(fù)載電阻問題,在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上,在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí),只要反射信號在開始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握,美國MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時(shí)需要進(jìn)行匹配:當(dāng)信號的轉(zhuǎn)換時(shí)間(上升或下降時(shí)間)超過電信號沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。
一般終端匹配采用終端電阻方法, RS-485應(yīng)在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻,因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100~120Ω。這種匹配方法簡單有效,但有一個(gè)缺點(diǎn),匹配電阻要消耗較大功率,對于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn),需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法,這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”,但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號,達(dá)到改善信號質(zhì)量的目的,節(jié)能效果顯著。
一般情況下不需要增加終端電阻,只有在485通信距離超過300米的情況下,要在485通訊的開始端和結(jié)束端增加終端電阻。
終端電阻在通信中的作用是為了消除在通信電纜中的信號反射。然而在通信過程中,有兩種原因因?qū)е滦盘柗瓷洌鹤杩共贿B續(xù)和阻抗不匹配。
1.阻抗不連續(xù):信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有,信號在這個(gè)地方就會(huì)引 起反射。這種信號反射的原理,與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法,就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大 小的終端電阻,使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的,因此,在通訊電纜的另一端可跨接一個(gè)同樣大小的終端電阻。
2.阻抗不匹配:引起信號反射的另個(gè)原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。在高頻電路中,當(dāng)信號的頻率很高時(shí),則信號的波長就很短,當(dāng)波長短得跟傳輸線長度可以比擬時(shí),反射信號疊加在原信號上將會(huì)改變原信號的形狀。如果傳輸線的特征 阻抗跟負(fù)載阻抗不匹配時(shí),在負(fù)載端就會(huì)產(chǎn)生反射。這種原因引起的反射,主要表現(xiàn)在通訊線路處在空閑方式時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。
要減弱反射信號對通訊線路的影響,通常采用噪聲抑制和加偏置電阻的方法。在實(shí)際應(yīng)用中,對于比較小的反射信號,為簡單方便,經(jīng)常采用加偏置電阻的方法。
補(bǔ)充說明:
1.RS-485需要2個(gè)終接電阻,接在傳輸總線的兩端,其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在短距離傳輸時(shí)可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。
2.為了抑制干擾,RS485總線常在最后一臺設(shè)備之后接入一個(gè)120歐的電阻(即為上面所述)。
3.RS-485與RS-422的共模輸出電壓是不同的。RS-485共模輸出電壓在-7V至+12V之間, RS-422在-7V至+7V之間,RS-485接收器最小輸入阻抗為12KΩ;RS-422是4kΩ;RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范,所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。
三、RS485總線中匹配電阻的接法在485總線的現(xiàn)場施工當(dāng)中,當(dāng)485總線的傳輸距離超過一定的長度時(shí),485總線的抗干擾能力就會(huì)出現(xiàn)下降,在這種情況下,就要在485總線的首尾兩端接120歐姆的終端匹配電阻,以保證485總線的穩(wěn)定性。
終端匹配電阻的正確接法是在每個(gè)485總線的首尾兩端上各接一個(gè)120歐姆的終端電阻,電阻接在485總線的正負(fù)之間。如圖示:
上圖為使用485轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器時(shí)的終端匹配電阻的接法
上圖為使用485集線器時(shí)終端匹配電阻的接法