1. RS-485バスをいつ接続する必要があり、正しく接続する方法は？
RS-485バス終端は、シグナルインテグリティを向上させ、通信の問題を軽減するため、多くのアプリケーションで有用です。“終端”とは、ケーブルの特性インピーダンスを終端ネットワークと整合させ、バスの終端にあるレシーバが最大信号電力を観測できるようにすることを意味します。未終端または不適切な終端バスは適切にマッチングされず、ネットワークの終端で反射が発生し、全体的なシグナルインテグリティが低下します。
ネットワークの双方向ループ時間が信号ビット時間よりもはるかに大きい場合、反射がネットワークの端に到達するたびにエネルギーを失うため、終了する必要はありません。しかし、ビット時間がケーブルループ時間よりも大きくないアプリケーションでは、反射を最小限に抑えるために終端が重要です。
最も基本的な終端は並列終端と呼ばれ、図1に示すように単一の抵抗で構成されます。RS-485規格では、公称特性インピーダンスが120Ωに達する必要があるため、終端抵抗のデフォルト値はRT = 120Ωになります。ブログ記事“RS-485の基礎：終端が必要なときとそれを正しく実行する方法”を読む
図1：パラレルターミナル付きRS-485バス
2. フェイルセーフバイアスとは何ですか？
フェイルセーフバイアスは、差動入力電圧によってRS-485レシーバが不確実な状態にならないようにする方法です。電子工業連合（EIA）-485規格は、差動電圧≧ + 200mVの場合、RS-485の入力閾値は論理ハイであり、差動電圧≦-200 mVの場合、RS-485の入力閾値は論理ローであり、それによって高低閾値の間で400mVの不確定状態を維持する。
フェイルセーフバイアスは、次の2つの方法で実現できます。
受信機にフェイルセーフ入力閾値を内蔵したトランシーバを選択します。
外部抵抗を追加して、無負荷バスに外部バイアスを発生させます。
どちらの方法でも、バス上の論理ハイ状態を保証します。
3. RS-485バス上のノードの最大数を計算する方法は？
RS-485はマルチポイント差動バスであり、バス上のすべてのノードが共通の伝送媒体を共有しています。ノードの合計数が増加すると、各ドライブの負荷も増加します。
Telecommunications Industry Association TIA/EIA-485規格では、RS-485バス上のノードの最大数を計算するのに役立つ仮想単位負荷ULを作成しています。この規格では、ドライバは、最大32個のセル負荷で少なくとも1.5 Vの差動信号を並列に駆動でき、バスの両端にそれぞれ2つの120Ω終端抵抗を接続できなければなりません。
式1は、入力電圧をリーク電流で割ったワーストケースの比を表して入力抵抗を計算します。ノードの入力抵抗を決定した後、式2を使用してRS-485バス上のノードの最大数を計算できます。
入力抵抗=最大値（VIN/Ileakage） 【1】
ノード数= 32 /入力抵抗 （2）
4. 適切なタイミングでノード間に接地線を追加するには？
リモートデータリンクを設計する場合、何らかの接地電位差が存在することを想定する必要があります。これらの電圧は、トランスミッタ出力にコモンモードノイズVnを追加します。合計重畳信号がレシーバの入力コモンモード範囲内にあっても、リターン電流の信頼性の高い経路として局所のグランド電位差に依存することはセキュリティではありません。接地電位差GPDがレシーバのコモンモード範囲を超えている場合長いケーブルや大電流負荷の場合によく発生する、適切な接地技術を使用する必要があります。
図2：リモートノード構成：独立した接続地点（a）、直接接続されたリモート接地（b）、
デバイス接地とローカルシステム接地の分離（c）
図2 aは、電気設備のさまざまな部分から電力を引き出すことができるリモートノードを示しています。メンテナンス作業中などの設置の変更により、GPDがレシーバの入力コモンモード範囲を超える可能性があります。そのため、現在動作しているデータリンクが将来停止する可能性があります。
また、グランドラインを介したリモートグランドへの直接接続も推奨されません（図2 b）。直接接続すると、大きなグランドループ電流がコモンモードノイズとしてデータラインに結合されるためです。
リモートグランドへの直接接続を可能にするために、RS-485規格では、抵抗を挿入することによってデバイスグランドとローカルシステムグランドを分離することを推奨しています（図2 c）。このアプローチはループ電流を低減しますが、大きなグランド·ループが存在するため、データリンクはループの他の場所で発生するノイズに敏感になります。そのため、安定したデータリンクは確立されていない。
堅牢なRS-485データリンク上で長距離にわたって最大数千ボルトのGPDに耐えるには、バストランシーバの信号と電源ラインをローカル信号と電源から電流絶縁するのが最善の方法です。この場合、電源アイソレータ絶縁されたDC / DCコンバータなどおよび信号アイソレータデジタル容量アイソレータなどは、リモートシステムの接地間に電流が流れるのを防ぎ、電流ループが発生しないようにします。
5. RS-485の長さと速度の推奨値は何ですか？
定格データレートでは、最大バス長は伝送ライン損失と信号ジッタによって制限されます。ボーレートが10%以上のジッタではデータ信頼性が急激に低下するため、図3に従来のRS-485ケーブルの信号ジッタが10%の場合のケーブル長対データレート特性を示します。
図3：ケーブル長とデータレートの推奨
図3では、番号1の丸はケーブル長が短い高データレート領域を表しています。ここでは、伝送ラインの損失は無視できる。データレートは主にドライブの立上り時間に依存します。この規格は10 Mbpsを推奨していますが、今日の高速インタフェース回路は最大50 Mbpsのデータレートで動作できます。
図3の赤い数字2は、短いデータラインから長いデータラインへの遷移を表しています。長い伝送ラインの損失を考慮する必要があります。そのため、ケーブル長が長くなるにつれてデータレートを下げる必要があります。経験的に、回长[m]とデータレート[bps]の积は107である。
赤の3は、ケーブル直列抵抗とライン終端の相互作用によって信号が減衰する低周波範囲を表します。ある時点で、信号の振幅は、受信機が正常に検出できる振幅よりも小さくなる（すなわち、VIT閾値を超えない）。
6. RS-485の消費電力を推定する方法は？
消費電力を計算するには、電力をいくつかの部分に分割できます。外部負荷なしでデバイスに電源を入れると、消費電力はIC自体に消費されます。出力ピンに負荷を加えると、負荷を駆動する電力がデバイスから引き出されます。RS-485は差動信号を備えているため、通常はAピンとBピンの間に負荷が追加されます。
図4では、青色の軌跡であるPDicは、デバイスが消費する電力です。低データレートの場合、消費電力は主に抵抗負荷（赤いトレース）、PDdcから発生します。高いデータレートの場合は、容量性負荷の消費電力（緑色のトレース）PDacを考慮する必要があります。
図4：消費電力セクターの計算
式3では、総消費電力を次のように計算します。
PDTotal = PDic + PDDC + PDac （3）
総消費電力を計算するには、まず各部品の電力を計算する必要があります。デバイスの消費電力は式4を参照してください。ここで、静的電源電流Iccはデータシートで指定されています。
PDic = Vcc*Icc 4
抵抗性負荷をバス上に置くと、ドライバは、式5および6に示すように、バス上に電圧Vodを生成します。ここで、Cは寄生容量で、トランシーバの容量、負荷の容量、およびトレース容量を含みます。データ周波数fも計算に含まれます。
PDdc = Vcc*I I2*R = Vcc I*R *I 5
PDac = 2*2C*f*Vcc*Vod 6
ブログ記事：“高速RS-485トランシーバの消費電力を計算する方法”をご覧ください。
7. RS-485コネクタを静電気放出ESDから保護する方法は
ESDには、人体モデル、电気IEC接触李国、IECエアギャップ李国など、さまざまなタイプがあります。トランシーバがIEC ESDを内蔵している場合（テキサス·インスツルメンツのTHVD1450またはTHVD1500など）、RS-485インタフェースを特定のトランシーバのレベルでESDから保護するために外付け部品は必要ありません。
例えば、THVD1450は、外部部品なしで18 kV IEC 610 00 -4-2接触放電に対応できます。市場に出回っているデバイスの多くはこの集積化を持たないため、外部過渡電圧抑制TVSダイオードが必要です。ブログ記事：“RS-232、RS-48 5、CANの定格電圧に応じてTVSダイオードを選択する方法”をご覧ください。
8. 外付けTVSダイオードが必要かどうかを確認するには？
産業用ネットワークは過酷な環境でも確実に動作する必要があります。ESD、誘導負荷のスイッチング、または落雷によって引き起こされる電気的過応力過渡は、過渡的影響を低減する効果的な対策を講じない限り、データ伝送を中断し、バストランシーバを損傷させます。
テキサス·インスツルメンツは以下の基準で試験されている。
IEC 610 00 -4-2 ESD静電気防止試験は、オペレータが隣接する電子部品に直接静電気を印加することをシミュレートします。TH1500およびTH1450はこのテストに合格します。
l IEC 61000-4-4-4-4の電気高速過渡（EFT）またはバースト耐性試験は、誘導負荷の中断、リレー接点のバウンスなどによって引き起こされる日常的なスイッチング過渡をシミュレートします。TH1450およびTH1550はこのテストに合格します。
サージ耐性試験IEC 610 00 -4-5は、電流と持続時間の点で最も厳しい過渡耐性試験であり、ESDおよびEFT試験の約1，000倍の時間がかかります。THVD 142 9およびTHVD1419はこの規格に合格しています。
テキサス·インスツルメンツのTHVDファミリの最新RS-485トランシーバは、追加の外部保護なしでこれらの規格に準拠したさまざまなレベルの保護を統合しています。保護レベルはデバイスデータシートで指定します。
9. 高電圧短絡を防ぐには？
多くのRS-485アプリケーションでは、誤って通信ラインを電源ラインに接続するリスクがあります。このリスクは、HVACシステム、照明制御、その他のビルディングオートメーションアプリケーションなど、現場に設置されたシステムでは特に高くなります。このような場合、RS-485トランシーバが損傷しないことを確認し、高価な現場返品や再設置のリスクを避ける必要があります。
TVSダイオードなどのクランプ素子は、過渡事象中にトランシーバが観測する最大電圧を制限することができますが、通常、DC短絡などの長時間のストレスから保護することはできません。これを防ぐには、直列の電流制限素子が必要です。1つの典型的な方法は、正温度係数PTC抵抗器を使用することである。この抵抗は公称条件下では低くなりますが、フォルト条件下では大きな電流が流れると（TVSなどのクランプデバイスを流れるなど）抵抗が大きくなります。THVD1500トランシーバを使用した実装の例は、テキサス·インスツルメンツのリファレンス·デザイン“RS-485トランシーバを持続的な高電圧/電気的過ストレスから保護するリファレンス·デザイン”にあります。
しかし、これらの追加の直列電流制限およびシャント電圧クランプ素子を使用すると、高価で貴重なPCBスペースを占有する可能性があります。したがって、ほとんどの場合、より最適化されたアプローチは、外部保護なしでこれらの高い故障電圧に耐えるトランシーバを使用することです。THVD2450がその一例です。DC短絡電圧は+/-70 Vにまで耐えることができます。
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