為RS-485應用設計獨立型半雙工中繼器

工程師們經常面臨的一個問題是，如何為RS-485應用設計一款非數據速率依賴型半雙工中繼器。例如，通過給現有網絡添加分接頭，設計一款超出建議最大線纜長度 (1200m) 的遠距離網絡，或者設計一款星型拓撲網絡。各種系統所使用的數據速率并不相同，從10 kbps到200 kbps，不一而足。

遠程節點之間的接地電位差(GPD)所產生的電壓，超出了大多數總線收發器的最大共模電壓范圍，因此必須在網絡節點電子組件和總線之間實施電隔離。

《參考文獻1》中，線纜長度與數據速率的對比特性表明，應使用1200m（4000英尺）的最大線纜長度（圖1）。使用該長度時，常用120-Ω、AWG24無屏蔽雙絞線(UTP)的電阻接近端電阻器值，并使總線信號擺幅減小一半（6 dB）。

圖1：線纜長度與數據速率的關系

在RS-485技術文獻中，為了簡便起見，收發器產品說明書通常會介紹一種全雙工中繼器設計。但是，在遠距離傳輸網絡中，數千個儀表都使用全雙工線纜并不可取，因為線纜和配線都非常的昂貴。

為了實施一款更遠距離的半雙工模式遠距傳輸網絡，我們必須安裝一個半雙工中繼器。圖2顯示了一個系統結構圖。由于半雙工中繼器連接至兩個總線段，該中繼器必須包含兩個獨立的收發器，每個收發器都經由信號隔離器連接至其各自總線，并連接至一個隔離于兩個收發器部分的控制邏輯。該控制邏輯及時關閉和開啟中繼器的驅動器和接收機部分。任意方向的發來數據信號都可對其初始化。

圖2：雙隔離半雙工中繼器總線擴展

兩種最為常用的時序控制方法是圖3所示單觸發電路和圖4所示時延反相緩沖器電路。為了確保正確的開關行為，兩種方法都要求對上電和總線閑置以后的啟動條件進行定義。通過故障保護偏壓電阻器RFS可以完成這項工作，其在沒有收發器有效驅動總線時，產生一個大于接收機輸入敏感度VFS> +200 mV的故障保護電壓VFS。

圖3:利用一個單觸發電路實施的收發器時序控制

圖4:利用一個反相緩沖器電路實施的收發器時序控制