RS-485凭借其稳定的耐久性和高可靠性，已成为世界噪声工业环境中最常用的应用接口技术。随着工作范围越来越广，结合更高的抑制性能的趋势，现代性能已经超过了最初的水平RS-485标准 (EIA/TIA485)收发器设计。

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新的收发器技术规格在组件数据表中提高了这些性能。然而，这些技术规格经常被终端用户错误地解释，即系统设计师。例如，绝对最大额定值(AMR)部分和建议的操作条件(ROC)下面分别对给出的收发TI是什么品牌比较器的最大电压电平时，经常会出现混淆。

用户经常在绝对最大额定值的情况下可靠地发送数据吗？为什么？ROC下输入电压远小于AMR如何定义中值共模电压范围？

本文将调整这一点，因为收发器数据表很少提供这些参数的详细解释。让我们先解释一下收发器的基本工作模式，然后如何获得共模电压项。最后，我们将解释最大限度的工作条件。

收发器的基本工作模式

驱动器

收发器的驱动部分由H桥输出级组成。数据输入D上的逻辑高电平将连接到晶体管Q2和Q3.这将使电流从A端驱动到B端。D低电平连接上逻辑Q1和Q4.以相反的方向驱动电流，即从B到BA。

由反向泄漏保护二极管和晶体管导通电阻组成的内部电阻值形成外部负载电阻RD分压器。这使得线路电压VA和VB明显小于电源电压VCC(图1)。

互补线路电压，VA和VB它代表两个直流电压电平，在平均直流电平附近摆动（两条总线的共同电压）。该电压称为驱动共模输出或输出偏移电压，VOS。

这种共模电压是显而易见的，差分输出电压是在两个等式相等后计算的线路电压生成量。因此，驱动器可以表示为共模重量VOS信号源。共模重量VOS由互补差分重叠。

图1

接收器

每个输入中包含一个电阻分压器，R1/R2.之后是比较器。分压器以10:1的比率减弱输入信号，VA和VB。这个比例决定了A和B最大适用于接收器输入电压。

由于分压器基于接收器接地，共模具的衰减率与差分电压分量相同。然后，差分比较器删除共模信号，只反应差分输入信号，VID=VA-VB。因此，标准RS-485收发器输出R，在VID>200mV时VID<-200mV时间变成低电平。

图2显示每个接收器输入都有RCM=R1 R2.共模输入电阻和RIN=2RCM差输入电阻。RCM导致每条总线的共模负载，即两条线上的共模电压驱动电流通过RCM，流向接收器接地。相对地，RIN在总线之间流动差分负载电流。

图2

最大接收器输入电压范围

RS-485标准规定了-7V至 12V驱动器和远程接收器之间的共模输入范围±7V最大接地电位差 (GPD)。图3显示了最大总线电压的数据链路示例。在这种情况下，该链路是一个未端接的点到点连接。单个接收器代表轻负载，使线路电压在整个电源轨道上摆动。

图3

当驱动器输出与驱动器接地相比时，极端情况是(GNDD)为5V时，此时的GPD=-7V。在这种情况下，与接收器接地相比(GNDR)正接收器最大输入电压为 12V。另一个极端情况是驱动器输出电压相对于GNDD为0V，此时的GPD= 7V。在这种情况下，相对于GNDR最大负接收器输入为-7V。

最大接收器输入电压范围为确保可靠的数据传输 12V至-7V之间。需要注意的是，GPD它是驱动器与接收器接地之间的电位差，代表添加到驱动器输出偏移的第二共模电压。数据链路的总共模电压，VCM，为VCM=VOS GPD。

对于RS-485的进一步要求是驱动器必须能够工作±7V的满GPD上驱动32个单位负载。单位负载代表共模负载，定义为12V直流输入电压上的1mA直流输入电流。这将产生12kΩ直流输入电阻。传统的收发器通常有1UL共模负载，而现代组件的单位负载往往是1/8UL，也就是说，输入电流是传统输入电流的1/8，或者对地地输入电阻的8倍。图4中的测试电路通常用于测试最大共模负载。

图4

在这里，60Ω位于总线两端的两个120差分电阻代表Ω端接电阻器。375Ω电阻器类似于32个单位的负载，可以是32x1UL或发器或258x1/8UL收发器。±7V的对称GPD被范围介于-7V至 12V其目的是测试对称收发器的输入性能。例如，如果驱动器能够在其输入中提供全功率范围，则输出为5V并且VTEST = -7V，与接收器接地相比，接收器的输入电压将是 12V。对于0V输出电压和VTEST= 12V与接收器接地相比，接收器的输入电压为-12V。

最小和最大收发器输入电压的额定值分别为-12V和 12V。建议在这个电压范围内传输可靠的数据。(ROC)额定值。

需要注意的是，这些建议的最大值假设为0V至5V最大驱动器输出范围。实际共模电压范围要小得多。V收发器，VCM 计算为VCM=2.5V 7V= 9.5V，而VCM-=2.5–12V=-9.5V。

绝对最大额定值

在RS-485数据线路与24Vdc在电力线平行应用中，必须在收发器设计中实现安全功能，避免电力线、数据线等电缆绝缘层损坏的短路故障，如设备损坏。

一个常见的解决方案是在驱动器输出水平上使用高压晶体管。该输出水平可以充分抑制短时高压瞬态和长时间过压电势。工业系统的一个常见要求是收发器必须能够承受24V永久短接电源线。

然而，可以防止收发器接收到24V损坏的外部瞬态电压抑制器(TVS)不能使用。相反，使用任何24V组件必须首先保护244V电源。事实上24V许多电源系统只能显示标称值高达35V变化范围。这将的TVS击穿电压增加到36V。有这么高的击穿电压TVS二极管通常提供60个V钳位电压。收发器必须提供65，以承受这些高瞬态电压V至70V上述抑制电压。

这些抑制电压电平是绝对最大额定值下规定的值。任何更高的电压电平都会触发收发器的内部静电放电(ESD)保护电路。然而，这些ESD电路仅用于极短的瞬态过压，不能保护装置免受长时间电气过应力的影响。

最重要的是不要超过绝对最大额定值中规定的电压电平。

结论

严格遵守建议工作条件下给出的电压电平，确保整个收发器电源和温度额定值范围内的数据传输。

绝对最大额定值中规定的电压电平代表最大值，如果超过这些最大值，设备将损坏。可靠的数据传输可以在远低于绝对最大额定值的情况下实现。

参考文献

1.扩大共模范围的故障保护RS-485收发器数据表(SLLS872H)，德州仪器(TI)