RS485终端电阻解释

本文来源自： ZLG致远电子

 反射原理可参考：https://blog.csdn.net/xing414736597/article/details/77258217

RS-485总线具备结构简单、成本低等优势，但各位工程师在组建RS-485总线网络时，为提高整个网络通讯的可靠性，想必会常常会遇到一个问题：需不须要加终端电阻呢？本文将为你解答。

 

 

1、终端电阻的做用

 

对于RS-485总线，终端电阻主要是为了匹配通讯线的特性阻抗，防止信号反射，提升信号质量。

 

在组建RS-485总线网络时，一般使用特性阻抗为120Ω的屏蔽双绞线，因为RS-485收发器输入阻抗通常较高（例如RSM485ECHT输入阻抗为96kΩ，最多可链接256个节点），在信号传输到总线末端时会因为受到的瞬时阻抗发生突变（以RSM485ECHT为例，阻抗由120Ω变为96kΩ），致使信号发生反射，影响信号的质量。RSM485ECHT在1200m，500kbps通讯速率的状况下不加终端电阻和加终端电阻的波形如图1和图2所示，终端电阻明显改善了信号的质量。

 

 

图1 RSM485ECHT 1200m 500kbps不加终端电阻

 

 

图2 RSM485ECHT 1200m 500kbps 加终端电阻

 

2、终端电阻带来的问题

 

终端电阻虽然能够提升信号质量，但还具备如下几个问题：

 

一、下降了驱动信号的幅值

 

RS-485总线上的负载越大，RS-485收发器输出差分电压幅值越低，RSM485ECHT在5m，500kbps的状况下不加终端电阻和加终端电阻的波形如图3和图4所示，能够看出驱动信号在增长终端电阻后下降了2V左右。

 

 

图3 RSM485ECHT 5m 500kbps 不加终端

 

 

 

图4 RSM485ECHT 5m 500kbps 加终端

 

二、增大了通讯线上的压降

 

增长终端电阻使通讯线缆上的电流增大，产生了较大的压差，下降了接收端的信号幅值。RSM485ECHT在1200m,115.2kbps首端和末端的信号波形如图5和图6所示（0.75mm2通讯线），末端信号与首端信号相比降低了0.7V左右。

 

  

图5 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻 首端波形

 

 

图6 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻 末端波形

 

三、增大了收发器的功耗

 

增长终端电阻对于接收状态时的工做电流影响不大，但会大大增长驱动状态时的工做电流。以RSM485ECHT为例，RSM485ECHT处于接收状态时工做电流为20mA左右，在驱动状态不加终端电阻时工做电流为27mA左右，在驱动状态加终端电阻时工做电流为83mA左右，能够看出终端电阻大大增长了RS-485收发器的功耗，对于有功耗要求的应用场合，应谨慎使用终端电阻。

 

四、下降总线空闲时的差分电压

 

如图7所示为两个RSM485ECHT通讯示意图。

  

图7 RSM485ECHT通讯等效示意图

 

当两个模块都处于接收状态时，能够根据基尔霍夫电流定律对节点A和节点B列出下列公式：

 

其中：RPUD为RSM485ECHT内置上下拉电阻，120kΩ；

R?IN为RSM485ECHT输入阻抗，96kΩ；

 

根据上述公式能够计算AB之间的差分电压为：

 

因为RSM485ECHT的门限电平为-200mV～-40mV,因此在上述状况下，模块仍然输出高电平，保证总线空闲时不会误接收数据。但对于门限电平为-200mV～+200mV的RS-485收发器，输出电平为不肯定状态，此时有可能误接收数据。

 

3、如何解决增长终端电阻后空闲状态的问题？

 

对于空闲状态的问题有两个解决方法：

 

一、使用相似RSM485ECHT的模块（门限电平为-200mV～-40mV），当RS-485总线的差分电压大于-40mV时RS-485收发器的输出即为高电平。

 

二、使用RSM485PCHT或RSM485PHT等带有输出隔离电源的模块，能够经过在外部增长较小的上下拉电阻将RS-485总线的空闲状态时的电压拉到+200mV以上（通常要留有100mV或200mV以上的裕量），保证空闲时RS-485总线差分电压不处于门限电平范围内，但上下拉电阻值不能过小，通常总线上拉（或下拉）并联值要大于375Ω。

 

4、何时须要加终端电阻？

 

一、通讯速度低或者通讯距离近的状况下建议不加终端电阻

 

通讯速度低或者通讯距离近的状况下，信号反射对通讯信号的影响不大，并且不加终端电阻能够大大下降功耗，而且经过加较大上下拉电阻值便可保证RS-485总线空闲时具备较高的差分电压幅值，提升了通讯的可靠性。

 

二、通讯距离较长且通讯速度较快，对信号质量要求较高的状况

 

此时能够增长终端电阻，防止阻抗突变引发的信号反射问题，提升信号质量，但应确保在总线空闲时总线的差分电压不处于门限电平范围内。

 

三、对功耗有要求且通讯距离较长的状况

 

通常在一个位的中间时间对信号进行采样，因为低通讯速度的状况下，每个位的时间较长，因此在到达采样点时反射信号已被消耗掉，对通讯已无影响。RSM485ECHT在1200m 9600bps不加终端电阻首端和末端的波形如图8和图9所示，能够看出反射信号在到达每个位中间前就已经被消耗掉了。

 

因此对RS-485的收发器的功耗有较高要求且通讯距离较长的应用，应适当下降通讯的速度。

 

 

图8 RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加终端 首端波形

 

 

 

图9 RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加终端 末端波形