影响RS-485总线通讯速度和通信可靠性的三个因素

2021-06-09 10:03

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。如果阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆，而阻抗很小甚至没有，信号就会在这个地方引起反射。这种信号反射的原理类似于光从一种介质反射到另一种介质。

为了消除这种反射，必须在电缆端部桥接一个与电缆特性阻抗大小相同的终端电阻，使电缆阻抗连续。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。然而，在应用中，由于传输电缆的特性阻抗与通信波特率等应用环境有关，特性阻抗不能完全等于终端电阻，因此或多或少仍会存在信号反射。

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。由此引起的反映主要体现在通信线路处于空闲状态时，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。

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。传输电缆可以看作是由分布电容、分布电感和电阻组成的等效电路。

电缆的分布电容C主要由双绞线并联产生。导线的电阻对这里的信号影响微不足道。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。

3、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。

RS-485驱动器在带了32个节点，配置了150Ω终端电阻的情况下，至少能输出1.5V的差分电压。

当通信波特率较高时，有必要在线路上偏置电阻。偏置电阻的连接方法。它的功能是在线路进入空闲状态后，当总线上没有数据时，将电平从零电平拉出。这样，即使线路中存在相对较小的反射信号或干扰，连接在总线上的数据接收器也不会因这些信号的到达而发生故障。

在实际应用中，RS-485总线加偏置电阻有两种方法：

（1）把偏置电阻平衡分配给总线上的每一个收发器。这种方法给挂接在RS-485总线上的每一个收发器加了偏置电阻，给每一个收发器都加了一个偏置电压。

（2）在一段总线上只用一对偏置电阻。该方法对总线上的大反射信号或干扰信号是有效的。值得注意的是，增加偏置电阻会增加总线负载。