通過隔離來保證接地質(zhì)量

為了實現(xiàn)遠(yuǎn)程接地的直接連接，RS-485標(biāo)準(zhǔn)建議通過插入電阻將設(shè)備接地和本地系統(tǒng)接地分開。雖然這種方法降低了環(huán)路電流，但是大接地環(huán)路的存在使得數(shù)據(jù)鏈路對環(huán)路沿線其他地方產(chǎn)生的噪聲很敏感。因此，我們還是沒能構(gòu)建一個穩(wěn)健的數(shù)據(jù)鏈路。能承受數(shù)百數(shù)千伏GPD的長距離最穩(wěn)健的RS-485數(shù)據(jù)鏈路借助了本地信號、電源的總線收發(fā)器信號和電源線的電隔離（見圖8）。

圖8 兩個具有單端接地參考的遠(yuǎn)程收發(fā)器站隔離

如隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器的電源隔離器以及如數(shù)字電容隔離器的信號隔離器避免了電流環(huán)路的創(chuàng)建及電流在具高達(dá)數(shù)千伏GPD的遠(yuǎn)程系統(tǒng)接地間流動。

如是沒有接地參考，總線收發(fā)器將會由浮點電源供電。因此，閃電、接地故障或其他嘈雜環(huán)境導(dǎo)致的電流和電壓尖峰把浮點總線共模提升至一個危險的高電平。這些事件不會損壞連接至總線的組件，因為其信號和電源電平均以總線共模為參考，并且在不斷變化的共模參考電壓上波動。

然而，在傳輸線連接至各個收發(fā)器節(jié)點PCB連接器的地方，高壓（如果沒有去除）會導(dǎo)致電弧并損壞連接器附近的PCB組件。要想抑制總線共模上的電流和電壓瞬態(tài)，就必須將一點的總線共模以系統(tǒng)接地為參考。該位置通常位于非隔離收發(fā)器節(jié)點，其為整個總線系統(tǒng)提供了單接地參考。

圖8顯示了兩個遠(yuǎn)程收發(fā)器節(jié)點的詳細(xì)連接，而圖9則顯示了一個使用了多個收發(fā)器的隔離式數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的例子。除1個收發(fā)器以外，所有其他的收發(fā)器均通過隔離連接至總線。左側(cè)的非隔離收發(fā)器為整個總線提供了單接地參考。

圖9 多現(xiàn)場總線收發(fā)器站隔離

結(jié)論
設(shè)計遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈路要求實現(xiàn)電源和現(xiàn)場總線-收發(fā)器站信號線的隔離，以規(guī)避對信號完整性及組件的GPD和接地環(huán)路的不良影響。

雖然本文中的一些圖講述的是差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，但所討論的原理也適用于如RS-232之類的單端傳輸系統(tǒng)。