RS485總線加終端電阻可能存在的問(wèn)題

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盡管終端電阻能有效減少信號(hào)反射、提高信號(hào)質(zhì)量，但它也引入了一系列問(wèn)題，需要在設(shè)計(jì)中謹(jǐn)慎考慮。
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以下是幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題的詳細(xì)分析：
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4 M6 b' B$ |. q5 `7 N, @降低驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值
當(dāng)終端電阻接入RS-485總線時(shí)，會(huì)顯著降低驅(qū)動(dòng)信號(hào)的差分幅值�？偩�上負(fù)載的增大導(dǎo)致RS-485收發(fā)器的輸出差分電壓幅值下降。
0 D; q2 N1 `- L' a
例如，在5米、500kbps的通信距離下，未加終端電阻與加終端電阻的波形對(duì)比如圖1和圖2所示。

! u7 [( A+ w" g通過(guò)波形圖可以看出，添加終端電阻后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅值大約減少了2V，對(duì)信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響。
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圖1 - 5m 500kbps 無(wú)終端電阻波形
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! W8 ]9 U0 k. s( ^, u4 @- d圖2 - 5m 500kbps 加終端電阻波形
2
% [0 @5 j& N$ y7 q: K2 F增大通信線壓降
6 d( n! |" Z7 L! A增加終端電阻會(huì)使通信線路中的電流增大，進(jìn)而導(dǎo)致線路上的壓降增加。通信距離越長(zhǎng)，壓降影響越顯著。

2 d, U) T# u! p0 I- l- w  X( K* M$ ~例如，在1200米、115.2kbps的測(cè)試條件下（使用0.75mm2通信線），首端與末端的信號(hào)波形對(duì)比如圖3和圖4所示。

可以看到，由于壓降的影響，末端信號(hào)相較于首端信號(hào)下降了大約0.7V，這種差異會(huì)影響接收端的信號(hào)完整性。


圖3 - 1200m 115.2kbps 首端波形（加終端電阻）

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圖4 - 1200m 115.2kbps 末端波形（加終端電阻）
3
- E+ E/ K: P0 u' R增大收發(fā)器功耗
4 v) C4 a2 y3 s終端電阻的引入對(duì)RS-485收發(fā)器的功耗有明顯影響，特別是在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)。
2 Q  c; e1 L2 c7 H( o* F
+ U2 A* U! j" F: @' g5 b( z9 u以RSM485ECHT為例：

接收狀態(tài)：工作電流約為20mA。

驅(qū)動(dòng)狀態(tài)（無(wú)終端電阻）：工作電流為27mA左右。

驅(qū)動(dòng)狀態(tài)（加終端電阻）：工作電流上升至83mA。

/ E/ C  A% @: d% n; t從數(shù)據(jù)中可以明顯看出，終端電阻在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下顯著增加了功耗。
/ E& ^+ o  u+ m  u% w
因此，在對(duì)功耗敏感的應(yīng)用場(chǎng)景中，應(yīng)謹(jǐn)慎使用終端電阻。
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降低總線空閑時(shí)的差分電壓
在RS-485總線空閑時(shí)，終端電阻會(huì)導(dǎo)致差分電壓的降低，尤其是在兩個(gè)模塊都處于接收狀態(tài)時(shí)。
8 J, P3 B2 N+ M3 M3 e4 }
圖5展示了兩個(gè)RSM485ECHT模塊的通信等效示意圖。
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圖5 - RSM485ECHT通信等效示意圖

  k) i$ a/ J" f) X/ d) s通過(guò)基爾霍夫電流定律，可以對(duì)節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的電流進(jìn)行分析，得到以下公式：
5 Z  k- m7 s- ]- V
其中：
# M- w1 T5 A  }; Y  j! [8 Z

RPUD：RSM485ECHT內(nèi)部上/下拉電阻，120kΩ；

RIN：RSM485ECHT輸入阻抗，96kΩ。
& W+ U3 t7 ^9 M- h6 I5 M
2 y  Y4 B" N# e" X' {1 O根據(jù)公式計(jì)算得出的AB間差分電壓仍然保證在-200mV到-40mV的范圍內(nèi)，符合RSM485ECHT的門(mén)限電平要求，確�？偩�空閑時(shí)不會(huì)誤接收數(shù)據(jù)。
8 }$ ]! `1 E: d/ l( G3 C0 b
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然而，對(duì)于門(mén)限電平在-200mV到+200mV范圍的RS-485收發(fā)器，空閑時(shí)的差分電壓可能進(jìn)入不確定狀態(tài)，增加誤接收的風(fēng)險(xiǎn)。

6 E- T& \5 E- M9 y( ^通過(guò)對(duì)終端電阻的詳細(xì)分析，可以看出其對(duì)信號(hào)幅值、功耗、以及總線空閑狀態(tài)的電壓水平都具有重要影響。

在具體應(yīng)用中，需要根據(jù)通信距離、功耗要求、設(shè)備特性等綜合因素來(lái)決定是否使用終端電阻。
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