采用 PROFIBUS 標準的工業聯網技術

表 1 隨著 Vcc 變化而變化的 VOD

　　因此，為了確保標準的兼容性，我們強烈建議將 Vcc 限制在 5V，并選擇一條特性阻抗接近 165Ω 的線纜。

PROFIBUS 標準 EN 50170 和 IEC61158-2 規定了特定信令速率的最大總線電容，總線電容越高，信令速率就越低。例如，在500 kbps 的信令速率時，所有總線節點的總電容不超過 600 pF，而在 12 Mbps 的信令速率時，最大允許電容為 200 pF。總線電容包括了總線上所有連接器、短截線和器件的差動電容，但不包括線纜電容。由于總線電容的變化主要是由器件電容的變化引起的，因此，從理想的層面上來說，PROFIBUS 收發器的產品說明書應該規定最大輸出電容，以允許對最大可能信令速率進行準確預計。到目前為止，唯一能夠確保 10 pF 最大輸出電容的收發器就是 SN65HVD1176。

　　穩鍵性

　　穩健性是看收發器處理電氣過應力 (EOS) 的能力大小，這種電氣過應力表現的具體形式有靜電放電 (ESD)、瞬態電壓和共模電壓。這些穩健性測量方法的區別在于峰值電壓及其持續時間，而小峰值電壓和長持續時間決定著最大絕對額定值 (AMR)。靜電放電 (ESD) 額定值意味著高峰值電壓和短測試脈沖。瞬態電壓在 ESD 和 AMR 額定值之間時將會下降。

　　最大絕對額定值 (AMR)/建議工作條件 (ROC)

　　總線引腳的 AMR 是指可以使用但不至于造成損壞的低頻正弦波的最大振幅，建議的工作條件為 AMR 的子集。由于大多數 PROFIBUS 收發器都是基于 RS-485 技術，因此其總線 I/O 的 ROC符合 C7V 至 +12V 的 RS-485 標準。雖然 AMR 會因廠商不同而各異，但 ROC 中規定的電壓范圍通常會有 2V 的變化。

　　共模電壓范圍和抑制

　　正如最大絕對額定值限制了建議工作條件一樣，ROC 也限制了接收機的共模電壓范圍。在那些驅動器和接收機都工作在不同接地電位的應用中，一個寬泛的共模電壓范圍是非常重要的。因為在這種情況下，接地電位差會增加總線上的共模電壓，同時， PROFIBUS 收發器必須能夠承受接收機輸入信號共模電壓的變化。

　　另一個穩健性指標是共模抑制比 (CMR)。高 CMR（即 4 V）表明即使在振幅和上升時間方面出現較大共模電壓變化時，仍能確保收發器的通信性能準確無誤。

　　ESD 保護

　　ESD 事件通常是以電壓大小 (kV) 和上升時間 (ns) 來進行測量。在測試方法 A114-A 的 JEDEC 標準 22 中，對 ESD 測試進行了定義。這種特殊的標準對人體模型 (HBM) 進行了定義。

　　為了使網絡能夠承受這種沖擊較大的瞬態現象，這就要求收發器具有能夠對高電壓迅速做出反應的內部保護二極管。圖 3 顯示了 A 輸出和 B 輸出的等效示意圖，其特別標出了當電壓超過 16V 時，即開啟ESD 保護電路。另外，需要提請注意的是，圖 3 所示的 16V 和收發器的 16 kV ESD 額定值不同于器件的最大絕對額定值。

圖 3 SN65HVD1176的等效輸出示意圖

　　瞬態過壓保護

　　TIA/EIA-485 標準中對瞬態過壓進行了定義。該標準對其定義和要求規定，對于由對絞線引起的強電流中斷，線路上可能出現的瞬態現象要進行瞬態保護。該持續時間大大長于 ESD 事件（微秒對毫微秒），同時電壓電平被極大地降低（±25V 對 kV）。該規范還要求具備 ±25V 的測試電壓，而功能強大的收發器（例如：SN65HVD1176）可以承受 ±40V 的瞬態過壓。

　　到目前為止所提及的過應力條件并不能代表工業環境中器件可能會面對的所有可能過應力條件，但是所提及的這些過應力條件的確提供了一個關于器件穩健性的定性測量方法。

　　最大絕對額定值、瞬態過壓保護以及 ESD 額定值越大，該接口也就越穩健。

　　結論

　　PROFIBUS 專門針對工業應用而設計，因此需要穩健的接口。穩健性的測量標準請參閱收發器總線引腳的最大絕對額定值、瞬態過電壓保護和 ESD 額定值。和其他 PROFIBUS 收發器相比，SN65HVD1176 的穩健性更卓越。該器件還擁有較低的總線電容（最高為 10 pf），以滿足 IEC 61158-2 中所述的更高速應用的電容要求。