計(jì)算RS-485總線上的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)

在低數(shù)據(jù)速率下，RS-485總線上收發(fā)器和接收器的最大數(shù)量有一個(gè)實(shí)際限制，即接收器相對(duì)于其輸入閾值電壓的電壓。RS-485接收器的輸入阻抗在標(biāo)準(zhǔn)中不是固定的，并且可能因器件而異。本應(yīng)用筆記解釋了如何根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的數(shù)據(jù)計(jì)算低數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率的最大接收器數(shù)量。

介紹

TIA/EIA-485-A 標(biāo)準(zhǔn)（通常稱為 RS-485）多年來(lái)一直是工業(yè)通信的主要內(nèi)容。RS-485是標(biāo)準(zhǔn)的雙向半雙工或全雙工數(shù)據(jù)傳輸，允許在共享總線上連接多個(gè)接收器和驅(qū)動(dòng)器。圖1顯示了簡(jiǎn)單RS-485總線的簡(jiǎn)化框圖。

圖1.簡(jiǎn)化的RS-485網(wǎng)絡(luò)圖

RS-485標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有明確規(guī)定總線上的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)，但提供了確定和計(jì)算最大總線尺寸的指南。在低數(shù)據(jù)速率下，RS-485總線上收發(fā)器和接收器的最大數(shù)量有一個(gè)實(shí)際限制，即接收器相對(duì)于其輸入閾值電壓的電壓。增加總線上的接收器數(shù)量會(huì)導(dǎo)致有源驅(qū)動(dòng)器看到的差分負(fù)載阻抗降低，由于每個(gè)接收器除了電纜阻抗外還具有輸入阻抗，導(dǎo)致接收器上的差分電壓降低。RS-485接收器的輸入阻抗在RS-485標(biāo)準(zhǔn)中不是固定的，并且在部件號(hào)之間變化很大。本應(yīng)用筆記解釋了如何根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的數(shù)據(jù)計(jì)算低數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率的最大接收器數(shù)量。

從單位負(fù)載開(kāi)始

RS-485標(biāo)準(zhǔn)首先定義了一個(gè)稱為“單位負(fù)載”（UL）的假設(shè)術(shù)語(yǔ)。RS-485收發(fā)器的直流或靜態(tài)負(fù)載由1UL的小數(shù)倍定義。圖2顯示了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的定義1UL的接收器單端輸入電流-電壓模板。

圖2.RS-485標(biāo)準(zhǔn)中定義的單單位負(fù)載電流-電壓特性。

RS-485接收器的測(cè)量值預(yù)計(jì)在整個(gè)?7V至+12V范圍內(nèi)落在模板范圍內(nèi)。各種Maxim RS-485收發(fā)器的典型接收器輸入電流測(cè)量如圖3所示。模板疊加在圖中，以突出顯示輸入電流特性在RS-7標(biāo)準(zhǔn)要求的整個(gè)?12V至+485V輸入電壓范圍內(nèi)。

圖3.各種Maxim RS-485收發(fā)器的單單位負(fù)載電流-電壓特性。

每個(gè)RS-485收發(fā)器或接收器都可以根據(jù)其在總線上表示的單位負(fù)載（nUL）數(shù)量進(jìn)行指定。

RS-485標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有明確聲明RS-485總線的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)，而是概述了計(jì)算最大值的方法。解釋一下，計(jì)算如下：接收器表示的等效單位負(fù)載數(shù)nUL是接收器輸入電流與標(biāo)準(zhǔn)1UL電流之比。預(yù)計(jì)接收器輸入電流通常在?7V至+12V輸入電壓下最高，因此，大多數(shù)制造商在這些極端輸入下指定了這些電流。輸入電流比是在這兩個(gè)輸入端計(jì)算的，nUL是兩個(gè)比值中較大的一個(gè)。

計(jì)算總線上的最大 UL （nMAX）

RS-485標(biāo)準(zhǔn)限制了最大驅(qū)動(dòng)器電流，使得標(biāo)準(zhǔn)總線可以可靠地支持不超過(guò)32UL。要計(jì)算總線上的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)，請(qǐng)將此值除以小數(shù) UL 的總和： nMAX = 32UL / （nUL1+ 無(wú)UL2+ ...沒(méi)有人n)

示例1：有多少個(gè)MAX22506E收發(fā)器？

以下是使用Analog的MAX22506E 50Mbps半雙工收發(fā)器的計(jì)算示例。MAX22506E數(shù)據(jù)資料規(guī)定了接收器輸入，如表1所示。

利用這些信息以及圖7所示的?12V至+2V電流電平（分別為-0.8mA和+1mA），?7V和+12V交調(diào)截點(diǎn)處的小數(shù)UL值可以計(jì)算如下：

在?7V交調(diào)截點(diǎn)：nULMAX22506E= -0.36毫安/-0.8毫安=0.45UL

在+12V交調(diào)點(diǎn)：nULMAX22506E= +0.39mA/+1mA = 0.39UL

這兩個(gè)值中較大的一個(gè)（0.45UL）是MAX22506E的小數(shù)單位負(fù)載。

假設(shè)總線僅由MAX22506E組成，則簡(jiǎn)化。.MAX計(jì)算結(jié)果：

n。.MAX= 32UL/0.45UL

n。.MAX= 71 MAX22506E收發(fā)器可組成一條RS-485總線。

示例 2：混合總線上有多少個(gè)收發(fā)器？

以下是在單個(gè)RS-485總線上使用三個(gè)不同收發(fā)器的計(jì)算示例。本例使用模擬公司的MAX22506E、MAX14783E和故障保護(hù)MAX14776E。所有這些收發(fā)器的工作電壓為3.3V至5V，最大數(shù)據(jù)速率至少為20Mbps，并且均為半雙工。每個(gè)接收器的接收器輸入特性如圖3所示。

表2顯示了3個(gè)器件的接收器輸入特性，取自各自的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

利用該表中的信息，可以計(jì)算出?7V和+12V交調(diào)截點(diǎn)處的小數(shù)UL值，如表3所示。

對(duì)于每個(gè)器件，兩個(gè)比率中較大的一個(gè)是分?jǐn)?shù)UL。如表所示，MAX0E為45.22506UL，MAX1E為14783UL，MAX0E為28.14776UL。

總線上的最大收發(fā)器數(shù)計(jì)算如下：

n。.MAX= 32UL / （nUL1+ 無(wú)UL2+ ...沒(méi)有人n)

使用計(jì)算值，表4顯示了這些收發(fā)器的一些有效組合（32 UL，最大值），這些組合可在單個(gè)RS-485總線上使用。

審核編輯：郭婷