RS-485バスアプリケーションは、しばしば異なるRS-485デバイス間のCommunicationに遭遇し、異なるデバイス間の互換性が異なり、いくつかのデバイスは非常に安定していますが、いくつかのデバイスはしばしば異常データを受信します。どうすれば避けるのか？
RS-485アプリケーションの異常
ZLGの完全絶縁RS-485トランシーバチップSM4500を使用する過程で、エネルギー貯蔵顧客はしばしばデータ不安定性があります。下図1、顧客機器が異なるRS-485機器とCommunicationするとき、いくつかの機器は安定してCommunicationし、いくつかの機器は時々異常レベルを受信します。
図1 SM4500アプリケーションの概略図
テストの結果、顧客ボードRS-485チャネルがアイドル時にバスレベルが0電位であることがわかりました。図1に示すように、RS-485規格では、ABバス間レベルが-200 mV ~+200 mVの場合、レシーバ側（RXD）は不確定レベル（解釈の便宜上、以下、“しきい値レベル”と総称します）を受信することが規定されています。異なるRS-485デバイスは、スレッショルドレベルが異なり、SM4500スレッショルドレベルは-10 mV 〜-200 mVであり、スレッショルドレベルが-200 mV 〜 +200 mVデバイスとCommunicationすると、異常が発生する可能性があるので、この問題を回避する方法は？
図2 RS-485受信レベル図
バスレベル不確定状態原因
1.電気抵抗の上下。
図3、図4に示すように、SM4500通信のバス波形は、データを送信するとき（非アイドル状態）、バスレベルの最大値は3.28 V、最小値は-2.96 Vです。アイドル状態では、バスレベルの最大値は240mV、最小値は-160 mVで、バスはすでに不確実な状態にあります。
図3 SM4500非アイドル時の2Mbpsバス波形
図4 SM4500アイドル時のバス波形
SM4500マニュアルの標準的な接続回路図によると、図6に示すように、バスにアッププルダウン抵抗を追加すると、バスレベルはハイになり、この時点で不確実な状態電圧よりもはるかに大きくなります。RS-485アプリケーションでは、プルアップ抵抗が不可欠であることがわかる。
図5 SM4500の標準接続回路図
図6 SM4500アイドル時の波形（アッププルダウン抵抗を100kΩに設定）
2.“余分な”終端抵抗
おそらく、エンジニアは端子抵抗の役割が信号反射を除去することであることを知っているので、実際のアプリケーションではデフォルト設定になることが多いですが、実際にはすべての場合に端子抵抗が必要ではなく、端子抵抗がいくつかの問題を引き起こすこともあります。バスアイドルが不確実な状態にある場合は、プルダウン抵抗を設定することで回避できますが、図7に示すように、アクセス端末抵抗の後、バスレベルは不確実な状態に入ります。どうやって解決するのか。
図7 SM4500アイドル時の波形（アッププルダウン抵抗100kΩ、終端抵抗60Ωを設定）
バスをしきい値レベルにしない方法
まず、アクセス端末抵抗後にバスレベルが不確実な状態に入る理由を見てみましょう。SM4500バス端の入力インピーダンスは数百kΩと高く、終端抵抗を設定した後、内部抵抗の影響を無視して、バス上の各ノードのSM4500出力電圧VISOOUTが同じであると仮定すると、バスアイドルレベルの計算式は次のようになります。通信等価表示は図8のようです。Rはバスのプルアップ抵抗、Rは終端抵抗です。
図8 SM4500通信等価の概略図
上记式に従って、図7のバスアイドル电圧VAB=VISOOUT*60Ω/（100 k Ω 100 k Ω 60 Ω）をし、ここでVISOOUTは5.1 Vとすると、VAB= 1.53（実测波形と一致）となり、− 485でされたスレッショルレベル内にある。式から、プルアップ抵抗を小さくするだけでバスアイドルレベルを上げることができることがわかり、次の式が得られます。
したがって、プルアップ抵抗が735Ω未満である限り、アイドル時のバスレベルは>200mVになります。例えば、検証のためにR =510Ωを取り、VAB=283mVを計算し、図9のように測定されたバスレベルを測定し、カーソル測定バスレベルは276mVです（ワイヤ抵抗と測定誤差を考慮するため、理論値に一致します）。また、プルアップ抵抗が小さいほど良いのではありませんか？実際には、プルアップ抵抗が小さいほど、バスアイドル状態差動電圧が高く維持され、この時点では、終端抵抗とプルアップ抵抗の消費電力が大きくなり、RS-485トランシーバの駆動能力要件が高くなり、RS-485トランシーバの駆動能力を超えると、通信障害につながります（詳細な分析は、前回の記事“RS-485プルアップ抵抗の選択”を参照してください）。
図9 SM4500アイドル時のバス波形（アッププルダウン抵抗510Ω、終端抵抗60Ωを設定）
図10に示すように、SM4500のスレッショルドレベルは-10 mV ~-200 mVであり、実際にはRS-485規格で規定されている範囲よりも小さいため、バスがアイドル状態でスレッショルドレベルに入ることは容易ではありません。プルアップ抵抗の計算式によると、VAB電圧が0に近づくと、プルアップ抵抗は無限大になります。つまり、SM4500は理論的にはプルアップ抵抗を設定せずに正常にCommunicationできます。しかし、実際にはSM4500を使用するデバイスは、異なるRS-485デバイスとCommunicationする傾向があり、バスは干渉や変動に対して脆弱であるため、バス互換性を向上させるためにはプルダウン抵抗を設定する必要があります。
SM4500の真理値表
概要まとめ
1.RS-485バスネットワークでは、バスがアイドル状態でスレッショルドレベルに入らないように、プルダウン抵抗を設定する必要があります。
2.バスに終端抵抗が設定されている場合は、実際の状況に応じてプルアップ抵抗の大きさを調整し、必要に応じて終端抵抗を適切に増やして、バスアイドル時にしきい値レベル内にならないようにします。
SM 4500のスレッショルドレベル範囲は小さく、バスアイドル時にスレッショルドレベルに入りにくく、互換性が良好です。
Leave a Reply