不同RS485系統(tǒng)的共地問題

大家好，我是mic，今天來分享關(guān)于RS485共地問題的思考。

RS485的邏輯電平

RS485是常用的通訊總線之一，它有著電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。RS485采用對(duì)稱平衡差分傳輸方式，只需2根線就可以傳輸數(shù)據(jù)，VA-VB>Vth1時(shí)傳輸邏輯1，VA-VB

不同RS485系統(tǒng)的共地問題

上面講的是RS485的差分電壓，是為了可靠的接收信號(hào)正確的邏輯電平，如果邏輯電平接收不可靠，就會(huì)產(chǎn)生誤碼，雖然好的通訊協(xié)議有校驗(yàn)和重傳功能，但高的誤碼率會(huì)增加了總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢?fù)載率，降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這種情況在總線節(jié)點(diǎn)多的情況下會(huì)更加糟糕和明顯。鋪墊這么長(zhǎng)，我們回到本文的主題，關(guān)于兩個(gè)系統(tǒng)的RS485共地的問題，有些工程師認(rèn)為RS485不需要共地，因?yàn)樗峭ㄟ^差分平衡傳輸，實(shí)際上是需要共地的，原因是你無(wú)法保證兩個(gè)系統(tǒng)的參考地的電位差。RS48通訊總線的共模電壓在-7V~12V這個(gè)范圍，即AB兩條線任何一條對(duì)地電壓超過這個(gè)范圍都有可能導(dǎo)致RS485接口芯片損壞。

未共地總線通訊示意圖

那么接了地線就一定萬(wàn)事大吉了嗎?也不一定，實(shí)際考慮的問題不是接不接地線的問題，而是考慮的兩個(gè)系統(tǒng)的地電位差的問題。如下圖所示，系統(tǒng)1和系統(tǒng)2通過RS485通訊的同時(shí)，系統(tǒng)1給系統(tǒng)2供電，23AWG的鍍錫銅線1km約為70歐姆，假設(shè)電源線上通過100mA的電流，那么系統(tǒng)2的GND2將會(huì)比系統(tǒng)1的GND1電位高出7V，由于差分信號(hào)能夠忽略這種工模電壓的抬升，從而不會(huì)影響差分信號(hào)邏輯電平的判斷。TX端發(fā)送的邏輯0實(shí)際上是相對(duì)于GND1的0電平，信號(hào)到達(dá)RX端后，RX端接收到的邏輯0相對(duì)GND2是-7V，這已經(jīng)達(dá)到了RS485接口芯片的共模電壓極限值，有可能損壞芯片。

兩RS485系統(tǒng)通訊+供電示意圖

這里討論的是RS485總線的情況，實(shí)際上RS485的共模耐壓范圍挺寬裕，一般在本地的供電系統(tǒng)中，即使沒有共地也很少出現(xiàn)問題。如果是其他信號(hào)線就很容易出現(xiàn)共模電壓超標(biāo)而出現(xiàn)損壞的情況，特別是設(shè)備內(nèi)板對(duì)板的信號(hào)線+電源傳輸方式，單端信號(hào)的共模電壓下限值都很低，一般要求不低于-0.7V，這也就是很多單端信號(hào)為啥要用一個(gè)反向的二極管鉗位的原因，如果是單向的ESD二極管，除了正向的擊穿保護(hù)，還可以反向鉗位。