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最小化 RS485 通信中差分噪声影响的技巧
最小化 RS485 通信中差分噪声影响的技巧
在电子产品中，如果您未能将差分噪声排除在 RS485 通信之外，您可能会遇到完全不同类型的尴尬。损坏的数据包会困扰接收控制器，如果未经底层固件检查，可能会导致系统出现不可预测的行为。
对于任意数量的设备，您用于通信协议的网络可能有不同的应用，有助于特性阻抗计算，如接地回路、收发器、电阻器、转换器或发射器，以及不同的其他网络拓扑或布局选择。通过遵循智能设计步骤，确保您的设计按预期工作。
了解 RS485
RS485是一种串行通信形式，它使用差分信号进行长距离数据传输。RS485 总线上最多可以连接 32 个收发器。典型的 RS485 总线由一对电线组成，并以半双工模式运行。
这意味着在任何特定时间，单个收发器都可以发送或接收数据包，但不能同时发送或接收数据包。由于 RS485 采用差模信令，它可以以高达 90kbps 的速度传输长达 4000 英尺的数据。理论上，它对模式噪声具有较高的抗扰度。
差分噪声与模式噪声
电噪声是电子产品中的一个重要问题。在 RS485 通信中，有两种类型的噪声：差分噪声和模式噪声。RS485 信号通过一对电线传输。当电噪声通过其中一根导线耦合时，就会出现差分噪声；另一方面，当相同幅度的干扰耦合到两根导线时，就会出现模式噪声。
由于 RS485 接收器通过比较导线之间的差分电压来解码信号，因此差分噪声对传输的影响很小。然而，差分噪声可以有效地破坏通过 RS485 总线传输的数据。其中一根线上的尖峰可以轻松切换解码值的逻辑。
如何最小化 RS485 通信中差分噪声的影响
RS485 收发器的性能与对总线沿线噪声的敏感性一样好。虽然它通常不受模式噪声的影响，但需要通过正确的设计努力来最小化差分噪声。
使用双绞线
使用双绞线可显着降低电气干扰。由于 RS485 主要用于长距离通信，因此电缆上发生电噪声耦合的可能性非常高。重要的是用于 RS485 的电缆是双绞线电缆。RS485 收发器的每个差分信号都需要连接到双绞线的相应导线上。
双绞线的差分信号会影响应用
当电流通过电线时，会在电线周围形成电磁场。双绞线利用双绞线之间形成的磁场来抵消其中一根导线中产生的噪声。这种由电磁场引起的噪声消除效应不会发生在平行线对中。
故障安全偏置
RS485 架构涉及连接到单个总线的多个收发器。当没有收发器正在发送时，总线被释放并处于空闲状态。总线的这种浮动状态有时会向接收器电路引入差分噪声并导致随机信号被解码。
减轻空闲 RS485 总线影响的一个功能是故障安全偏置。这涉及放置一系列电阻器以在 RS485 总线上形成分压器。这可确保总线上出现最小电压，使其处于已知状态。这有效地防止了总线随机波动。
PCB布线
硬件设计人员在防止差分噪声耦合到 PCB 上的 RS485 总线方面发挥着重要作用。例如，其他高频信号需要远离 RS485 收发器和走线。除此之外，差分信号对需要并行布线并彼此靠近。
