要回答第一个问题,我们需要研究图 1 所示典型 RS-485 数据链路。我们看到,除驱动通过端接电阻器的差分电流以外,驱动器还必须驱动通过许多接收机输入阻抗的电流,以及通过位于总线上的故障保护网络的电流。这些阻抗在差分信号线路和接地之间形成电流通路,同时影响了 A 和 B 信号线的电流,且影响程度相同。因此,可以将它们表示为共模阻抗 RCM。
假设非反相驱动器输出 A 具有更高的正总线电压,则其电流计算方法为:而反相输出 B 的电流计算方法如下:由于数据传输期间 A 和 B 输出不断改变极性,因此最好是使用一些通用术语来表示输出电流方程式。所以,更多正输出(或者高输出)必须拉出电流:而更少正输出(或者低输出)必须注入电流:图 3 显示了在规定共模电压范围,驱动 RCM = 375 Ω 最大共模负载 (32 UL) 的一个 5V 收发器的最小输出电流要求。用于绘制该图的参数假设为 VOS = 2.5 V、VOD = 1.5 V、RD = 60 Ω 和 RCM = 375 Ω。
图3:5V收发器的总线电流要求
该图表明,一个符合标准的 5V 收发器必须能够拉出和注入高达 53 mA 的输出电流。实际上,市场上销售的大多数 RS-485 收发器,都具有 60 mA 及以上的最小注入和拉出能力。
就此而言,需要对 32 单位负载的最大共模负载进行一些重要的澄清,以消除许多普遍存在的误解。
· RS-485 中规定的 32 单位负载的最大共模负载,指的是存在于差分信号对和信号地线之间的任何共模负载,不仅仅只是接收机输入。例如,一个外部故障保护电阻器网络已经使用了 22 UL 的总负载,从而使得仅有 10 UL 可用于接收机输入。剩余的 10 UL,可以通过使用 10 x 1 UL 收发器或者至多 80 x 1/8 UL 收发器,来让其得到利用。
· 32 UL 最大负载的规定,针对 –7 V 到 +12V 的整个 VCM 范围。如图 3 所示,让 VCM 范围变窄会降低输出电流,并让驱动器储存一些电流。之后,可以利用这些储存电流来驱动更多的单位负载。驱动器和接收机接地之间地电位差 (GPD) 较小的数据链路中,可以应用这一原则,其解答了我们在一开始提出的第二个问题。
图 4 显示了单位负载数,其为 GPD 振幅的函数。请注意,GPD 并非为 DC 电压,而是 AC 电压,其在系统电源电源频率的第三谐波变换。
图4:单位负载数为 GPD 振幅的函数
小结
本文介绍了 RS-495 标准收发器的最小总线电流要求约为 60 mA,并表明在更低共模电压下工作时可以增加 32 UL 规定共模负载。