RS485总线终端电阻.docx

RS485总线终端电阻终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两 种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻 抗很小甚至没 有，信号在这个地方就会引起反射这种信号反射的原理，与光从一 种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的消除这种反射的方法， 就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端 电阻，使电缆的阻抗连续由于信号在电缆上的传输是双向的，因此， 在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电 缆之间的阻 抗不匹配这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式 时，整个网络数据混乱要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪 声抑制和加偏 置电阻的方法在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方 便，经常采用加偏置电阻的方法补充说明：1. RS-485需要2个终接电阻，接在传输总线的两端，其阻值要求等 于传输电缆的特性阻抗在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻2. 为了抑制干扰，RS485总 线常在最后一台设备之后接入一个120 欧的电阻（即为上面所述）。

3. RS-485与RS-422的 共模输出电压是不同的RS-485共模输出电 压在-7V至+12V之 间，RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接 收器 最小输入阻抗为12KQ ； RS-422是4kQ ； RS-485满 足所有RS-422 的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网 络中应用RS485总线终端电阻为精密电阻1200，并联到最末端RS485电 缆的 两芯线上1. 采用阻抗匹配、低衰减的RS485专用电缆更有利于保证通信2. 单层屏蔽的电缆屏蔽层应一端接地；双层绝缘隔离型的 电缆屏蔽 层其外层（含铠装）应两端接地，内层屏蔽则应一端接地！3•传输距离超过300米应加终端电阻（一般为1200 ）485 总线 485 总线0图）485 总线在数据通信，计算机网络以及分布式工业控制系统当中，经常需要使用串行通信 来实现数据交换目前，有 RS- 232,RS-485,RS-422 几种接口标准用于串行通信RS-232是最早的串行接口标准，在短距离（＜15M）,较低波特率串行通信当中得 到了广泛应用其后针对RS-232接口标准的通信距离短，波特率比较低的状况, 在RS-232接口标准的基础上又提出了 RS-422接口标准，RS- 485接口标准来克 服这些缺陷。

下面详细介绍 RS-232,RS-422,RS-485 接口标准RS-232 串口标准是种在低速率串行通讯种增加通讯距离的单端标准 RS-232 采取不平衡传输方式，即单端通讯其收发端的数据信号都是相对于地信号 的 所以其共模抑制能力差，再加上双绞线的分布电容，其传输距离最大约为 15M， 最高速率为20KBPS，且其只能支持点对点通信针对RS-232串口标准的局限性，人们又提出了 RS-422,RS-485接口标准 RS-485/422采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL电 平信号转换成差分信号 A,B 两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号 还原成TTL电平信号由于传输线通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极强 的抗共模干扰的能力，总 线收发器灵敏度很高，可以检测到低至 200mV 电压 故传输信号在千米之外都是可以恢复RS-485/422最大的通信距离约为1219M, 最大传输速率为10Mb/S，传输速率与传输距离成反比，在lOOKb/S的传输速率 下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器 RS-485 采用半双工工作方式，支持多点数据通信。

RS-485 总线网络拓扑一般采 用终端匹配的总线型结构即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持 环形 或星型网络如果需要使用星型结构，就必须使用 485中继器或者485集线器才 可以RS-485/422总线一般最大支持32个节点，如果使用特制 的485芯片， 可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点485总线全名RS-485总 线,传输距离理论1200米,实际上800米时就需要加中 续器了.RS-485总线可以用网线做使用8芯网线 构成RS485总线时，应该使用8芯网线的其中两对双绞线，一对 用于数据传输，另外一对用于接地，且8芯网线的芯线编号按下面的颜色排序： ① 蓝白 ② 蓝③ 橙白④ 绿⑤ 绿白⑥ 橙⑦ 棕白⑧ 棕其中，①、②为一对双绞线，③、④为一对双绞线，⑤、⑥为一对双绞线， ⑦、⑧为一对双绞线8芯网线与RJ45-8水晶头、卡线模块、卡侬接口连接时，都应该按照上面 的芯线排列顺序压线！1.2.2 RJ45-8水晶头压线规范RJ45-8水晶头压线时使用水晶头的4 (A)、5 (B)、7(GND)、8 (GND)和8芯 网线的④(绿)、⑤(绿白)、⑦(棕白)、⑧(棕)一一对应后压线，请注 意压线时一定要压牢！下面的是参考他人资料 在GOOGLE搜到的---摘要：阐述了 RS-485总线规范，描述了影响RS-485总线通信速率和通信可靠 性的三个因素，同时提出了相应的解决方法并讨论了总线负载能力和传输距离 之间的具体关系。

关键词：RS-485现场总线信号衰减信号反射当前自动控制系统中常用的网络，如现场总线CAN、Profibus、INTERBUS-S以 及ARCNet的物理层都是基于RS-485的总线进行总结和研究一、EIA RS-485 标准在自动化领域，随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信在RS-422标准的基础 上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和 接收高灵敏度的RS-485总线标准RS-485标准采有用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线，具体规 格要求：1. 接收器的输入电阻RIN$12kQ2. 驱动器能输出±7V的共模电压3•输入端的电容W50pF4•在节点数为32个，配置了 120Q的终端电阻的情况下，驱动器至少还能 输出电压1.5V (终端电阻的大小与所 用双绞线的参数有关)5.接收器的输入灵敏度为200mV (即(V+) - (V-) 20.2V，表示信号“0”； (V+) - (V-)W-0.2V，表示信 号“ 1”)因为RS-485的远距离、多节点（32个）以及传输线成本低的特性，使得EIARS-485 成为工业应用中数据传输的首选标准二、影响RS-485总线通讯速度和通信可靠性的三个因素1、在通信电缆中 的信号反射在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。

阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻 抗很小甚至没有，信号在这个 地方就会引起反射，如图 1 所示这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另 一种媒质要引起反射是相似的消除这种反射的方法， 就必须在电缆的末端跨 接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续由于信号在 电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一 个同样大小的终 端电阻，如图2所示从理论上分析，在传输电缆的末端只要跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电 阻，就再也不会出现信 号反射现象但是，在实现应用中，由于传输电缆的特 性阻抗与通讯波特率等应用环境有关，特性阻抗不可能与终端电阻完全相等，因 此或多或少的信号反射还会存 在引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配这种原因 引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数 据混乱信号反射对数据传输的影响，归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比 较器，使接收器收到了错误的信号，导致 CRC 校验错误或 整个数据帧错误在信号分析，衡量反射信号强度的参数是 RAF（Refection Attenuation Factor 反射衰减因子）。

它的计算公式如式（1）RAF=20lg（Vref/Vinc） （ 1）式中：Vref—反射信号的电压大小；Vine—在电缆与收发器或终端电阻连接点的 入射信号的电压大小具体的测量方法如图3所示例如，由实验测得2.5MHz的入射信号正弦波的峰 -峰值为+5V，反射信号的峰-峰值为+0.297V,则该通讯电缆在2.5MHz的通讯速 率时，它的反射衰减因子为：RAF=20lg（0.297/2.5）=-24.52dB要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法在 实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法 在通 讯线路中，如何通过加偏置电阻提高通讯可靠性的原理，后面将做详细介 绍2、在通讯电缆中的信号衰减第二个影响信号传输的因 素是信号在电缆的传输过程中衰减一条传输电缆可 以把它看出由分布电容、分布电感和电阻联合组成的等效电路，如图 4 所示电缆的分布电容 C 主要是由双绞线的两条平行导线产生导线的电阻在这里对信 号的影响很小，可以忽略不计信号的损失主要是由于电缆的分布电容和分布电 感组成的LC低通滤波器PROFIBUS用的LAN标准型二芯电感（西门子为DP总 线选用的标准电缆），在不同波特率时的衰减系数如表 1 所示。

表 1 电缆的衰减系数通讯波特率 16MHz 4MHz 38.4kHz 9.6kHz衰减体系数（lkm） W42dB W22dB W4dB W2.5dB3、在通讯电缆中的纯阻负载影响通讯性能的第三个因素是纯阻性负载（也叫直流负载）的大小这里指的纯阻性负载主要由终端电阻、偏置电阻和RS-485收发器三者构成在叙述EIA RS-485规范时曾提到过RS-485驱动器在带了 32个节点，配置了150Q终端电阻的情况下，至少能输出1.5V的差分电压一个接收器的输入电 阻为12kQ，整个网络的等效电路如图5所示按这样计算，RS-485驱动器的 负载能力为：RL=32 个输入电阻并联||2 个终端电阻二（（12000/32） X （150/2））/（12000/32） + （150/2））~51.7Q现在比较常用的 RS-485 驱动器有 MAX485、 DS3695、 MAX1488/1489 以及和利时 公司使用的SN75176A/D等，其中有的RS-485驱动器负载能力可以达到20Q 在不考虑其它诸多因素的情况下，按照驱动能力和负载的关系计算，一个驱动器 可带节点的最大数量将远远大于32个在通讯波特率比较 高的时候，路上偏置电阻是很有必要的。

偏置电阻的连 接方法如图 6它的作用是路进入空闲状态后，把总线上没有数据时（空闲 方式）的电平拉离0电 平，如图 7这样一来，即使线路中出现了比较小的反 射信号或干扰，挂接在总线上的数据接收器也不会由于这些信号的到来而产生误 动作通 过下面后例子了，可以计算出偏置电阻的大小： 终端电阻 Rt 1=Rr2=120Q ； 假设反射信号最大的峰-峰值VrefW0.3Vp-p,则负半周的电压VrefW0.15V;终 端的电阻上由反射信号引起的反射电流IrefW0.15/(120||120)=2.5mA一般 RS-485 收发器(包括 SN75176)的滞后电压值(hysteresis value)为 50mV, 即：(Ibias-Iref)X(R tl||R t2)±50mV于是可以计算出偏置电阻产生的偏置 电流Ibias$3.33mA+5V=Ibias(R 上拉+R 下拉 + (R tl||R t2) ) (2)通过式2可以计算出R上 拉二R下拉=。