獲得連接：對那些會被爭用的總線進(jìn)行故障安全偏置

歡迎再度光臨“獲得連接”博客系列（屬“模擬線”專題篇）。在上一篇文章中，筆者討論了如何在幾種不同的應(yīng)用里把低壓差分信號（LVDS）收發(fā)器用作高速比較器。在本文中，筆者將介紹差分總線的故障安全偏置以及如何在您的下一個(gè)設(shè)計(jì)里實(shí)現(xiàn)故障安全偏置功能。

可在總線上安裝啟用不止一個(gè)驅(qū)動器和接收器（被稱為多點(diǎn)）的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（考慮到它們與點(diǎn)對點(diǎn)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在差異）會給系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來挑戰(zhàn)。（如欲回顧一下總線拓?fù)浼軜?gòu)，敬請閱讀筆者以前的一篇博客文章《適合多點(diǎn)應(yīng)用的LVDS》）。在多點(diǎn)應(yīng)用中，總線爭用和總線閑置情況會導(dǎo)致正常運(yùn)行期間總線上發(fā)生沖突或通信故障。當(dāng)不止一個(gè)驅(qū)動器在工作而總線處于不確定狀態(tài)時(shí)，會出現(xiàn)總線爭用情況；當(dāng)所有的驅(qū)動器都處于關(guān)閉狀態(tài)或高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)時(shí)，則會出現(xiàn)總線閑置情況。故障安全偏置網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)能應(yīng)對這兩種情況。

可實(shí)現(xiàn)故障安全偏置功能的總線只有兩種邏輯狀態(tài) —— 高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)（該總線可處于這兩種狀態(tài)）；而沒有故障安全偏置功能的總線則會處于未知狀態(tài)。正在工作的驅(qū)動器將通過故障安全偏置網(wǎng)絡(luò)把總線驅(qū)至高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)或?qū)⑵淦玫揭环N已知狀態(tài)。沒有故障安全偏置網(wǎng)絡(luò)，總線將處于一種未知狀態(tài)，其中接收器輸出是無效的；噪聲可通過收發(fā)器進(jìn)行耦合，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)換。圖1展示了一種典型的RS-485總線在具有和沒有故障安全偏置功能時(shí)可能的狀態(tài)。

圖1：RS-485總線狀態(tài)

故障安全偏置電阻器值基于最終應(yīng)用中所用收發(fā)器裝置（如SN65LBC180 RS-485收發(fā)器）的接收器最高閾值水平。通常對于RS-485網(wǎng)絡(luò)，接收器輸入閾值水平是±200mV；而對于LVDS網(wǎng)絡(luò)，接收器輸入閾值水平是±50mV。除接收器閾值水平外，端接電阻器R_FS1和R_FS2的值還應(yīng)相等，因?yàn)檫@可為驅(qū)動器提供對稱負(fù)載。R_FS1、Z_T1和R_FS2的等效電阻應(yīng)匹配雙絞線電纜或印刷電路板（PCB）跡線的特性阻抗，旨在保持信號完整性（Z_T1 ||（R_FS1 + R_FS2）。此外，Z_T2還應(yīng)匹配該網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗，目的也是為保持信號完整性（通過減少該網(wǎng)絡(luò)上的反射）。圖2展示了一種已實(shí)現(xiàn)故障安全偏置功能的多點(diǎn)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖2：具有故障安全偏置功能的差分總線

如欲獲得有關(guān)故障安全偏置的更多信息，敬請參閱應(yīng)用手冊《差分總線的故障安全偏置》。如果您想對本文中討論的任何內(nèi)容作進(jìn)一步的了解，或如果有一個(gè)接口話題是您希望將來能夠看到的，那么歡迎在下邊留下寶貴意見。

其它資源

• 閱讀“獲得連接”系列中的更多文章。
• 查看具有故障安全偏置選項(xiàng)、用于進(jìn)一步試驗(yàn)臺測試的RS-485全雙工評估模塊。
• 了解有關(guān)TI RS-485RS-485產(chǎn)品組合的更多詳情。