RS422/485规范的偏置/端接电阻取值说明
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2025-05-29 04:21:04

1 MAX3490典型应用电路

图1

R1和R2为上拉电阻,防止误触发,产生误动作;是因为“UART以一个前导“0”触发一次接收动作”。

R3-6是故障安全偏置电阻,取值大小与所用电源大小呈正比。

R7是差分信号接收端端接电阻,取值等于传输线的特征阻抗。因RS422常用接口是RJ45,常用传输线是网线,其阻抗约为120 Ω,故而此处端接电阻取值为120 Ω。

2 故障安全偏置电阻的计算

图2

图3

假设端接电阻RT=120Ω,偏置电阻R1和R2的阻值计算如下:

R5 = R6 = R

VIA-VIB= ( VCC / ( R5 + R6 + RT) )*RT ≥ 200 mV (公式 1)

由以上得出 R ≤ ( ( VCC – 0.2 V) / 0.4 ) * RT (公式2)

可见偏置电阻大小与电源VCC呈正比。

当VCC = 5V时,电阻R ≤ 1440 Ω,即偏置电阻最大值是1440 Ω;

当VCC = 3.3V时,电阻R ≤ 930 Ω,即偏置电阻最大值是930 Ω。

所以,当电源使用3.3V时,故障安全偏置电阻的理论最大值是930 Ω;

当R5=R6=825 Ω时,VIA – VIB = (3.3 / (825*2 + 120)) *120 = 224mV > 200mV,不会落在NOISE MARGIN范围内。

3 R5=R6和R7取值对比

图4,偏置电阻R5=R6=10k,端接电阻R7=1k,这是不规范的电阻组合

注:此组合不规范,是因为将该处更偏向于模拟电路中的偏置电阻的概念,错误当成了数字电路中的上下拉电阻,且认为4.7k和10k几乎没区别,导致VIA – VIB 小于200 mV,落在Noise Margin范围内,通信异常;将R5 R6直接使用了10k电阻,后期调试时,发现工作异常,不得不增大端接电阻R7,方可通信正常。

图5,R5=R6=825OHM,R7=120OHM,这是规范的电阻组合

图6,偏置电阻R5=R6=10k,端接电阻R7=1k

图7,偏置电阻R5=R6=10k,端接电阻R7=1k

(1) 对比结果可见,端接电阻120 Ω波形比端接电阻1k Ω波形上冲下冲更小,因为其端接电阻的阻值更接近传输线的阻抗。注:以上对比应该仅是偏置电阻和端接电阻阻值不同,使用的图1中的VCC_3V3_422应该都是3.3V电源,不太记得了,读者可以自己验证下。

(2) 无论是RS422/485差分信号的端接电阻取值 120 Ω,接近传输线的特征阻抗;还是普通差分信号线的阻抗控制为 100 Ω时,其端接电阻取值 100 Ω;都符合高速电路设计中“避免阻抗突变”的原则,因为信号遇到阻抗变化时会有反射,阻抗变化越大,反射量越大,通常用反射系数大小来评价,即S11参数。另外,信号反射越大,高频分量越多,对外辐射也越大。保持传输线上阻抗均匀,类似于车辆在平坦的路面行驶时,颠簸很小;路面坑坑洼洼,起伏越大,车辆颠簸越厉害。

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