高頻信號傳(chuan) 輸時,信號波長相對傳(chuan) 輸線較短,信號在傳(chuan) 輸線終端會(hui) 形成反射波,幹擾原信號,所以需要在傳(chuan) 輸線末端加終端電阻,使信號到達傳(chuan) 輸線末端後不反射。對於(yu) 低頻信號則不用。在長線信號傳(chuan) 輸時,一般為(wei) 了避免信號的反射和回波,也需要在接收端接入終端匹配電阻。
二、終端電阻在通信中的作用在RS485組網過程中另一個(ge) 需要主意的問題是終端負載電阻問題,在設備少距離短的情況下不加終端負載電阻整個(ge) 網絡能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上,在每個(ge) 接收數據信號的中點進行采樣時,隻要反射信號在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握,美國MAXIM公司有篇文章提到一條經驗性的原則可以用來判斷在什麽(me) 樣的數據速率和電纜長度時需要進行匹配:當信號的轉換時間(上升或下降時間)超過電信號沿總線單向傳(chuan) 輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。
一般終端匹配采用終端電阻方法, RS-485應在總線電纜的開始和末端都並接終端電阻。終接電阻在RS-485網絡中取120Ω。相當於(yu) 電纜特性阻抗的電阻,因為(wei) 大多數雙絞線電纜特性阻抗大約在100~120Ω。這種匹配方法簡單有效,但有一個(ge) 缺點,匹配電阻要消耗較大功率,對於(yu) 功耗限製比較嚴(yan) 格的係統不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一隻電容C隔斷直流成分可以節省大部分功率。但電容C的取值是個(ge) 難點,需要在功耗和匹配質量間進行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法,這種方案雖未實現真正的“匹配”,但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號,達到改善信號質量的目的,節能效果顯著。
一般情況下不需要增加終端電阻,隻有在485通信距離超過300米的情況下,要在485通訊的開始端和結束端增加終端電阻。
終端電阻在通信中的作用是為(wei) 了消除在通信電纜中的信號反射。然而在通信過程中,有兩(liang) 種原因因導致信號反射:阻抗不連續和阻抗不匹配。
1.阻抗不連續:信號在傳(chuan) 輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有,信號在這個(ge) 地方就會(hui) 引 起反射。這種信號反射的原理,與(yu) 光從(cong) 一種媒質進入另一種媒質要引起反射是相似的。消除這種反射的方法,就必須在電纜的末端跨接一個(ge) 與(yu) 電纜的特性阻抗同樣大 小的終端電阻,使電纜的阻抗連續。由於(yu) 信號在電纜上的傳(chuan) 輸是雙向的,因此,在通訊電纜的另一端可跨接一個(ge) 同樣大小的終端電阻。
2.阻抗不匹配:引起信號反射的另個(ge) 原因是數據收發器與(yu) 傳(chuan) 輸電纜之間的阻抗不匹配。在高頻電路中,當信號的頻率很高時,則信號的波長就很短,當波長短得跟傳(chuan) 輸線長度可以比擬時,反射信號疊加在原信號上將會(hui) 改變原信號的形狀。如果傳(chuan) 輸線的特征 阻抗跟負載阻抗不匹配時,在負載端就會(hui) 產(chan) 生反射。這種原因引起的反射,主要表現在通訊線路處在空閑方式時,整個(ge) 網絡數據混亂(luan) 。
要減弱反射信號對通訊線路的影響,通常采用噪聲抑製和加偏置電阻的方法。在實際應用中,對於(yu) 比較小的反射信號,為(wei) 簡單方便,經常采用加偏置電阻的方法。
補充說明:
1.RS-485需要2個(ge) 終接電阻,接在傳(chuan) 輸總線的兩(liang) 端,其阻值要求等於(yu) 傳(chuan) 輸電纜的特性阻抗。在短距離傳(chuan) 輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。
2.為(wei) 了抑製幹擾,RS485總線常在最後一台設備之後接入一個(ge) 120歐的電阻(即為(wei) 上麵所述)。
3.RS-485與(yu) RS-422的共模輸出電壓是不同的。RS-485共模輸出電壓在-7V至+12V之間, RS-422在-7V至+7V之間,RS-485接收器最小輸入阻抗為(wei) 12KΩ;RS-422是4kΩ;RS-485滿足所有RS-422的規範,所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網絡中應用。
三、RS485總線中匹配電阻的接法在485總線的現場施工當中,當485總線的傳(chuan) 輸距離超過一定的長度時,485總線的抗幹擾能力就會(hui) 出現下降,在這種情況下,就要在485總線的首尾兩(liang) 端接120歐姆的終端匹配電阻,以保證485總線的穩定性。
終端匹配電阻的正確接法是在每個(ge) 485總線的首尾兩(liang) 端上各接一個(ge) 120歐姆的終端電阻,電阻接在485總線的正負之間。如圖示:
上圖為(wei) 使用485轉232轉換器時的終端匹配電阻的接法
上圖為(wei) 使用485集線器時終端匹配電阻的接法