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RS-485收发器如何简化总线设计并降低成本?

2020-06-18 11:32:51 Kankan Wang,德州仪器收发器接口产品线产品营销工程师 阅读:
RS-485是一种差分信号标准,除了住宅环境之外,其在商用暖风空调(HVAC)系统、工厂自动化、电网基础设施、电器和电机驱动工业设计中也很常见。

当我撰写这篇文章的时候,德州正值炎热的夏天,气温高达95华氏度(32摄氏度)。但因为空调的缘故,我感到非常舒适。有时候,这就像一个现代奇迹,只要轻轻一按恒温控制器上的按钮,整个房间就会在不知不觉间迅速变得气候宜人。与此同时,空调外机却自始至终都在工作,然而它离控制器很远,在屋内完全听不到机器运行的声音。这种可靠的远距离连接就如同魔法一般看起来很神奇,尤其是当气温达到一天中最高时。这种“神奇的魔法”主要得益于一种相对常见的通信标准RS-485。m2Lednc

RS-485是一种差分信号标准,除了住宅环境之外,其在商用暖风空调(HVAC)系统、工厂自动化、电网基础设施、电器和电机驱动工业设计中也很常见。这些应用有时需要在同一根电缆上的主节点和远程节点之间远距离传输RS-485信号和电源。传统的RS-485系统至少使用四根电线同时传输信号和电源:两根电线用于差分RS-485信号,两根电线用于电源和接地。这些长电缆的重量和成本会增加系统复杂性和安装成本。由于使用多根电线,如果连接不正确,也有导致系统故障的风险,这进一步增加了系统的复杂性。m2Lednc

幸运的是,在设计RS-485接口时,四线解决方案不再是唯一的选择。带有开关键控(OOK)调制功能的RS-485收发器(如THVD8000)可实现电力线通信,最终将电线数量从4根减少到2根,同时提高了系统性能并降低了总成本。THVD8000通过集成调制和解调电路以及总线I/O保护,通过IEC ESD 61000-4-2接触放电和IEC 61000-4-4快速瞬态突发测试,实现了这些优势。m2Lednc

通过集成调制和解调电路,THVD8000可增加正在传输的基带数据的频率含量。这样就可以更容易地实现直流和交流耦合以及与标准通用异步接收器-发射器(通常用于RS-485)的系统侧接口,无需任何特殊编码,这在低数据速率应用中非常有用。通过对RS-485信号进行调制,如图1所示,这些器件使系统能够通过电力线传输调制信号,因此只需要一对导线。通过选择宽载波频率范围,通信距离可以实现1km甚至更长。这种升级的方法对直流电和交流电都很有效,无需在微控制器中进行特殊编码。m2Lednc

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图1:使用THVD8000通过电力线进行RS-485通信m2Lednc

OOK调制可以对载波频率的低电平输入信号进行调制,如图2所示。m2Lednc

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图2:OOK调制m2Lednc

由于信号由振幅检测,所以OOK调制工作在不分极性模式下工作,如图3所示。交换RS-485的A和B输入/输出(I/O)端口不会影响通信,且不分极性模式不需要手动或软件设置。此功能大大简化了安装过程,并消除了错误连接A和B输入/输出口连接错误而影响系统性能的风险。m2Lednc

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图3:THVD8000不分极性模式m2Lednc

下次当您享受空调所带来的舒适时,记住您的RS-485收发器正在努力工作,它通过向控制单元发送命令来让您保持凉爽。有了像THVD8000这样的双线制解决方案,这些通信就可以进一步简化,并且降低系统成本。m2Lednc

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