RS485接口电路设计常见的几个关键要素

第2418期

本文主要讨论如何设计RS485接口电路，以及简单介绍接口电路设计通常涉及到几个关键要素。

RS485是半双工通信，半双工通信指的是通道在一个时刻只能处于接收或者是发送。RS485的特点是支持多节点传输、传输距离远、抗干扰能力强，RS485可以连接多个485设备，信号的速率可达到10Mbps。通过AB两线之间的压差来判断是逻辑电平1或者逻辑电平0，当AB间的电压差大于200mV时为高电平1，小于200mV时为逻辑电平0。一般会在首末两端接120Ω电阻，其作用是进行阻抗匹配，消除信号反射。

RS485电路设计可以分为隔离型和非隔离型，下图是非隔离型电路，B端接到GND下拉，A端通过上拉电阻为高电平，是为了保证A和B之间的压差大于200mV。DE和RE引脚是发送和接收使能，RE为低时，为接收使能；DE为高时，是发送使能。应用中一般是两者连接在一起，通过IO口（RS485_EN）控制，因为芯片要么是处于接收，要么处于发送，因此在发送数据的前，给RS485_EN信号为高电平，接收数据就给低电平。

自动收发电路相比较普通的485电路，区别在于多一个晶体管控制485的使能引脚。R9限流电阻一般是4.7K，R8上拉电阻一般也是4.7K，使能引脚在晶体管没有导通时被上拉。

接收数据时：接收数据引脚是芯片的第一引脚也就是网络标签RS485_RX，在接收数据过程中，RS485_TX引脚保持高电平，VGS为高电平，NPN三极管Q1就导通，RE和DE相连的引脚通过晶体管下拉到GND，此时接收使能，处于接收状态。

发送数据时：发送数据引脚是RS485_TX，应该RS485_TX发送1，晶体管导通，RE和DE的电平为低，RS485收发芯片没有打开，由于常态下485为高电平，此时数据就是高；当 RS485_TX发送0时，晶体管不导通，此时485收发芯片的发送使能为高，DI由于一直被下拉到GND，所以发出去的数据为0。这样就实现了485的自动收发。

发送具体解析：

RS485_TX 发送1，VGS高电平，NPN三极管导通，使能引脚是低电平，发送失效，接收使能，处于接收状态。由于SP3485芯片的AB引脚是高阻状态，R4把A拉高，R5把B拉低，所以AB传输的是1。即RS485_TX发送1时，AB引脚发送1。

L1是共模电感，共模电感衰减共模噪声，增强抗干扰能力，一般选择120Ω/100MHz。C3电容的作用是为了隔开接口地和数字地，一般选择1000pF。为了达到EMC防护要求，差模信号2kV，共模信号6kV，在接口处会预留上气体放电管、热敏电阻、TVS管组成防护电路。

虚线处的防护器件要尽量靠近接口，摆放紧凑整齐，先放防护器件再放滤波器件。

RS485接口电路设计通常涉及到几个关键要素，包括信号传输、电气隔离、噪声抑制、保护措施以及电源和控制逻辑设计等。