Нагрузочные резисторы RS422, RS485

Когда вы отправляете высокоскоростной сигнал по кабелю, ток, который первоначально протекает, определяется приложенным напряжением И волновым сопротивлением кабеля. Для типов кабелей, рекомендуемых для RS485 и RS422, волновое сопротивление кабеля составляет около 100 Ом.

Таким образом, если на передающем конце подается 1 вольт, протекает начальный ток 10 мА, и все в порядке, пока не будет достигнут конец кабеля; напряжение и ток ожидают увидеть постоянный импеданс 100 Ом. Если бы это было не 100 Ом, то что означают несоответствие 1 вольт и 10 мА?

Ответ заключается в том, что не вся мощность 1 вольта и 10 мА используется на приемном конце, а некоторая мощность отражается обратно по кабелю к источнику. Для низкоскоростных сигналов это не проблема, но для более высокоскоростных сигналов это отражение нарушает целостность границ данных (в некоторых случаях до нескольких микросекунд) и может повредить данные. Вот изображение файла .gif, которое показывает общую идею: -

Импульс поступает слева и достигает аномалии импеданса линии передачи (обозначенной вертикальной черной линией). Приличная часть энергии импульса продолжает течь слева направо, но также есть отражение от «аномалии», которая течет обратно к исходному источнику. Отражение может вызвать ошибки данных.

Точки ответвления всегда рассматриваются как имеющие очень маленькую длину, поэтому согласующие резисторы можно игнорировать, но, кроме того, вы не можете подключить несколько согласующих резисторов, потому что это изменит импеданс передачи при прохождении сигнала по кабелю, а это также создают несоответствие и производят отражения и искажают данные.

В многоточечных системах необходимы согласующие резисторы на обоих концах кабеля, поскольку данные передаются в двух направлениях.

Ключ к тому, чтобы заставить работать многоточечный интерфейс, как этот в сообщении ОП,

заключается в управлении длинами незавершенных шлейфов. Это «вертикальные» соединения, которые отходят от основных сигнальных линий и идут к линейным приемникам внизу. Насколько длинными они могут быть без ущерба для целостности сигнала, зависит от скорости фронта сигналов. Интерфейс RS-422 или RS-485 может допускать длину шлейфа 6 дюймов. Моделирование Hyperlynx такого интерфейса с длиной шлейфа 5,1 дюйма показано ниже:

Моделирование ниже представляет собой тот же интерфейс, но смоделированный с использованием драйвера LVDS:

Обратите внимание на звон в трубках - нехорошо.

Наконец, эта симуляция показывает тот же самый интерфейс, только с уменьшенной длиной шлейфа до более идеального (для LVDS) 0,2":

Эти схемы похожи на схемы, они верны, но в них отсутствуют фактические детали проводки. Шина может иметь длину 100 метров, а ответвления, на которые можно поставить приемник, могут быть всего несколькими миллиметровыми ответвлениями, поэтому в отношении электрического сигнала они вообще не являются ответвлениями, когда приемники просто встроены в шину. И согласующий резистор должен быть в конце шины, чтобы остановить отражения, даже если у вас есть только 1 приемник прямо на передатчике. Таким образом, не требуется, чтобы получатель был на завершении или завершение на получателе. Передатчик RS422 должен быть на другом конце шины, поскольку он управляет ею, он не может быть посередине (он не может управлять более чем одной оконечной нагрузкой).

Для RS485, поскольку драйверов может быть несколько, оба конца длинной шины должны быть терминированы. Передатчики и приемники могут находиться где угодно на шине с очень короткими шлейфами, и она может управлять двумя окончаниями.

Чтобы избежать отражений, которые искажают сигнал, необходима нечитаемая согласованная нагрузка на приемном конце линии. Двунаправленный (= только полудуплекс, не более одного говорящего одновременно) трафик требует согласованной нагрузки на обоих концах линии.

Приемник в ИС RS422 или RS485 не является необходимой нагрузкой, схема измерения напряжения потребляет очень небольшой ток от линии, необходим резистор правильного размера.

Нельзя вставлять много резисторов, потому что параллельно они вместе намного меньше, чем согласованная нагрузка.

Согласованная нагрузка не может находиться в середине линии, потому что резистор и остальная часть линии вместе представляют собой несогласованную нагрузку.

Если у вас длинная линия и несколько приемников на линии, ставьте нагрузку в конец линии на входе последнего приемника. Жизнь приходящей волны обрывается в резисторе. Промежуточные приемники воспринимают напряжение только тогда, когда волна проходит через них.

Если у вас есть идея иметь разветвленный Y-образный кабель, где все три ответвления длиннее пары сантиметров, а передатчик находится не в месте соединения, а в другом месте, забудьте об этом! Нет простого способа предотвратить фатальные отражения в стыке, когда сигнал поступает с одной из ветвей.

=> Многоточечное решение на схеме допустимо только при наличии одного кабеля с трансиверами на концах с соответствующими резисторами, всего два резистора по 100 Ом. Кроме того, есть промежуточные трансиверы, которые подключаются к кабелю проводами длиной не более пары сантиметров. Более длинные ветки вызывают отражения. Не существует строгого ограничения допустимой длины разветвленных проводов, несоответствие постепенно увеличивается по мере увеличения длины разветвлений. Вставка резисторов в промежуточные приемопередатчики полностью испортит систему.