作為上世紀(jì)８０年代早期批準(zhǔn)的一個(gè)平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)，ｒｓ－４８５似乎已成為工業(yè)界永不過(guò)時(shí)的接口標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于它的文獻(xiàn)有很多，但對(duì)于很少接觸接口設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工程師而言，如此海量的文獻(xiàn)就有些讓人吃不消了。

　　本文旨在討論ｒｓ－４８５標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容，為初接觸它的設(shè)計(jì)師提供入門(mén)指南。研究文末參考的一些附加應(yīng)用筆記可進(jìn)一步幫助設(shè)計(jì)師在最短的時(shí)間內(nèi)完成一套可靠的數(shù)傳設(shè)計(jì)。

　　ｒｓ－４８５標(biāo)準(zhǔn)的用途

　�。颍螅矗福抵欢x了用于平衡多點(diǎn)傳輸線的驅(qū)動(dòng)器和接收器的電特性，因此很多更高層標(biāo)準(zhǔn)都將其作為物理層引用。

　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

　　總線節(jié)點(diǎn)以菊花鏈或總線拓?fù)浞绞铰?lián)網(wǎng)。（見(jiàn)圖１）也就是說(shuō)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都通過(guò)很短的線頭連接到主線纜。該接口總線通常設(shè)計(jì)為用于半雙工傳輸，也就是說(shuō)它只用一對(duì)信號(hào)線，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)只能在不同時(shí)刻出現(xiàn)在信號(hào)線上。

　　圖１：ｒｓ－４８５總線結(jié)構(gòu)（左）與半雙工總線結(jié)構(gòu)（右）

　　這就需要通過(guò)方向控制信號(hào)（例如驅(qū)動(dòng)器／接收器使能信號(hào)）控制節(jié)點(diǎn)操作的協(xié)議，以確保任何時(shí)刻總線上都只能有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器在活動(dòng)，而必須避免多個(gè)驅(qū)動(dòng)器同時(shí)訪問(wèn)總線導(dǎo)致總線競(jìng)爭(zhēng)。

　　信號(hào)電平

　　ｒｓ－４８５驅(qū)動(dòng)器必需在５４的負(fù)載上提供最�。保担龅牟罘州敵�，而ｒｓ－４８５接收器則必需能檢測(cè)到最小為２００ｍｖ的差分輸入（見(jiàn)圖２）。這兩個(gè)值為可靠數(shù)據(jù)傳輸提供了足夠的裕度，即便信號(hào)經(jīng)過(guò)線纜和連接器發(fā)生嚴(yán)重衰減時(shí)亦如此。而穩(wěn)健性正是ｒｓ－４８５適用于噪聲環(huán)境的長(zhǎng)距離聯(lián)網(wǎng)的主要原因。

　　圖２：ｒｓ－４８５規(guī)定的最小總線信號(hào)電平

　　線纜類(lèi)型

　　在雙絞線上傳送差分信號(hào)為ｒｓ－４８５應(yīng)用帶來(lái)了很大好處。這是因?yàn)橥獠吭肼曉串a(chǎn)生的噪聲總是等量耦合進(jìn)兩根信號(hào)線中，屬于共模噪聲，而這能在差分接收器的輸入處就被抑制掉。

　　工業(yè)用ｒｓ－４８５線纜是特性阻抗為１２０和２２ａｗｇ的塑封非屏蔽雙絞線。圖３所示為一對(duì)用于半雙工網(wǎng)絡(luò)的ｕｔｐ線纜的橫截面。

　　圖３：ｒｓ－４８５通信線纜示例

　　為了保持網(wǎng)絡(luò)的電特性，除了網(wǎng)絡(luò)線纜的連接之外，印制電路板的布線和ｒｓ－４８５設(shè)備連接器上的管腳分配需保持兩根信號(hào)線之間的距離均等且足夠靠近。

　　總線端接與線頭長(zhǎng)度

　　數(shù)據(jù)傳輸線應(yīng)進(jìn)行端接，而且線頭應(yīng)盡可能短，以避免傳輸線上發(fā)生信號(hào)反射。良好的端接要求終端電阻ｒｔ與傳輸線線纜的特征阻抗ｚ０匹配。ｒｓ－４８５建議采用ｚ０為１２０的線纜，因此通常每根線纜末端都采用１２０的電阻進(jìn)行端接。

　　圖４：利用共模噪聲濾波器對(duì)ｒｓ－４８５進(jìn)行端接

　　噪聲環(huán)境下的應(yīng)用往往用兩個(gè)ｒｃ低通濾波器替代這些１２０的電阻，以增強(qiáng)對(duì)共模噪聲的濾波（見(jiàn)圖４）。值得注意的是，兩個(gè)濾波器的電阻值應(yīng)相等（最好采用精密電阻）以確保兩個(gè)濾波器具有相同的滾降頻率。電阻容差過(guò)大會(huì)導(dǎo)致濾波器轉(zhuǎn)角頻率出現(xiàn)偏差，而導(dǎo)致共模噪聲轉(zhuǎn)換為差模噪聲，使接收器的抗噪性能降低。

　　線頭的電長(zhǎng)度（即收發(fā)器與線纜干線之間的距離）應(yīng)小于驅(qū)動(dòng)器輸入信號(hào)上升時(shí)間的１／１０。表１列出了圖４中不同驅(qū)動(dòng)信號(hào)上升時(shí)間對(duì)應(yīng)的最大線纜線頭長(zhǎng)度。

　　表１：不同信號(hào)上升時(shí)間下的線頭長(zhǎng)度和未端接線纜長(zhǎng)度

　　故障保險(xiǎn)

　　故障保險(xiǎn)（ｆａｉｌｓａｆｅ）是指接收器可以在無(wú)輸入信號(hào)時(shí)保證一個(gè)確定的輸出狀態(tài)�？赡軐�(dǎo)致信號(hào)丟失的原因有三種：１）電路開(kāi)路：由電線斷線或收發(fā)器從總線上斷開(kāi)導(dǎo)致；２）電路短路：絕緣失效導(dǎo)致傳輸差分對(duì)信號(hào)的兩根線互相短路；３）總線空閑：總線上沒(méi)有驅(qū)動(dòng)器工作。

　　由于以上幾種條件可能導(dǎo)致傳統(tǒng)的接收器在輸入信號(hào)為零時(shí)輸出隨機(jī)的狀態(tài)，因此現(xiàn)代收發(fā)器設(shè)計(jì)中均為開(kāi)路、短路和總線空閑狀態(tài)下的故障保險(xiǎn)設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的偏置電路。當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，該電路會(huì)使接收器的輸出保持在一個(gè)確定的狀態(tài)。

　　盡管這些帶故障保險(xiǎn)的收發(fā)器宣稱能減少元器件個(gè)數(shù)，但它們１０ｍｖ的最壞情況噪聲裕度使外部故障保險(xiǎn)電路的設(shè)計(jì)成為必要。

　　外部故障保險(xiǎn)電路包含一個(gè)電阻分壓器，用以產(chǎn)生足夠的差分總線電壓，將接收器的輸出驅(qū)動(dòng)至一個(gè)確定的狀態(tài)。為確保電路具備足夠的噪聲裕度，ｖａｂ在２００ｍｖ接收器輸入閾值之外還