盤點RS485收發(fā)連接器參考電路設(shè)計

RS-485標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域中使用廣泛。但是，在工業(yè)控制等現(xiàn)場環(huán)境中，情況復(fù)雜，常會有電氣噪聲干擾傳輸線路；在多系統(tǒng)互聯(lián)時，不同系統(tǒng)的地之間會存在電位差，形成接地環(huán)路，會干擾整個系統(tǒng)，嚴(yán)重時會造成系統(tǒng)的災(zāi)難性損毀；還可能存在損壞設(shè)備或危害人員的潛在電流浪涌等高電壓或大電流。因此，對RS-485接口的隔離是非常有必要的。

隔離RS-485接口電路

我們經(jīng)常采用的485接口隔離電路是利用三個光耦隔離收發(fā)及控制信號，加上485收發(fā)器共需要4片IC，且采用光耦隔離需要限流及輸出上拉電阻，必要時還會使用三極管驅(qū)動。設(shè)計電路繁瑣，耗費(fèi)時間長，如果沒有之前使用光耦的經(jīng)驗，那么在選用光耦限流及輸出上拉電阻方面會耗費(fèi)很多不必要的時間；且光耦的輸出信號上升時間較長，在與數(shù)字I/O端口相接時，需另加施密特整形才能保證信號的波形符合標(biāo)準(zhǔn)，如在FPGA、DSP等系統(tǒng)中的應(yīng)用。

ADM2483是內(nèi)部集成了磁隔離通道和485收發(fā)器的芯片，內(nèi)部集成的磁隔離通道原理與光耦不同，在輸入輸出端分別有編碼解碼電路和施密特整形電路，確保了輸出波形的質(zhì)量。且磁隔離功耗僅為光耦的1/10，傳輸延時為ns級，從直流到高速信號的傳輸都具有超越光耦的性能優(yōu)勢。內(nèi)部集成的低功耗485收發(fā)器，信號傳輸速率可達(dá)500Kbps，后端總線可支持掛載256個節(jié)點。具有真失效保護(hù)、電源監(jiān)控以及熱關(guān)斷功能。

要實現(xiàn)隔離RS-485接口的電路設(shè)計只需在ADM2483的電源與地之間接一個104的去耦電容即可。當(dāng)然，DC-DC隔離電源是必不可少的。其電路連接如下圖：

　　信號自收發(fā)電路

信號自收發(fā)電路我們采用74HC14芯片，利用它的施密特波形翻轉(zhuǎn)性能來控制RE、DE引腳，以實現(xiàn)信號的自收發(fā)。其電路連接如下圖：

如圖所示，MCU的發(fā)送信號經(jīng)過施密特觸發(fā)器反向后輸給DE和RE腳，發(fā)送數(shù)據(jù)引腳TxD接地。

當(dāng)有高電平信號發(fā)送時，經(jīng)反向變?yōu)榈碗娖叫盘?，DE/RE引腳輸入為低電平，使發(fā)送驅(qū)動器禁止，總線為高阻狀態(tài)，此時由A、B總線上的上拉電阻產(chǎn)生高電平輸出。當(dāng)有低電平信號發(fā)送時，經(jīng)反向變?yōu)楦唠娖叫盘?，DE/RE引腳輸入為高電平，使發(fā)送驅(qū)動器工作，由于TxD引腳端接地，為低電平，這樣就將低電平發(fā)送至總線。

僅為實現(xiàn)RS-485接口的自收發(fā)功能，在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)使用情況作出相應(yīng)的修改。此收發(fā)電路也有不足之處，當(dāng)在連續(xù)發(fā)送高電平時，ADM2483的DE／RE引腳處于接收狀態(tài)，所以，此時的發(fā)送端和接收端都處于接收狀態(tài)，這時的總線是空閑狀態(tài)，是允許各節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的，因此一般在主從式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中采用此方法。在網(wǎng)絡(luò)上也有不同的幾種實現(xiàn)RS－485收發(fā)器自收發(fā)的方案，分別有以下幾種：

利用三極管反向原理實現(xiàn)

電路如下圖：

當(dāng)不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TxD信號為高電平，經(jīng)V1反向后使ADM2483處于接收狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，TxD為高時，經(jīng)V1反向，使發(fā)送驅(qū)動器禁止，總線為高阻狀態(tài)，此時由A、B總線上的上拉電阻產(chǎn)生高電平輸出。TxD為低時，經(jīng)V1反向，使發(fā)送驅(qū)動器工作，由于TxD引腳端接地，為低電平，這樣就將低電平發(fā)送至總線。

采用這種電路時，需要程序保證不同時進(jìn)行接收和發(fā)送的操作。

利用555定時器，其原理于以上電路類似，電路圖如下：