RS-485详解（二）

故障安全（Fail-Safe）
总线空闲期间，没有器件驱动总线，接收器输出处于未定义状态。这会导致UART上接收到随机数据，进而影响无效起始位或帧错误。为了解决该问题，可以在总线上放置上拉下拉电阻进行偏置,具体上下拉电阻大小选择请参考RS-485 偏置上下拉电阻阻值，如下图所示：

R1和R2计算如下（假设RT=120Ω）：

R1=R2=R
VIA-VIB ≥ 200mV
VIA-VIB = RT*VCC / (2R+RT) = 200mV
if VCC = 5V,then R = 1440Ω
if VCC = 3V,then R = 960Ω

如果R值有较低值（VIA-VIB>200mV），系统有更大的噪声裕量。当然上下拉电阻会导致DC电流偏置，增加Tx负载，使得节点数量减少。有关总线状态和差分输入电压图形如下图所示：

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真故障安全接收器（Ture Fail-Safe Receivers）

新一代RS-485接收器经过改进，使差分输入阈值电压从±200mV调整至-200mV和-30mV，这样就可以省去使用上下拉电阻。在总线空闲期间，VIA-VIB=0（大于-30mV）导致接收器输出处于高电平（RO=1），处于确定状态。

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隔离

RS-485通常使用较长链路，这会引起总线上不同节点的地电平略有不同，当有较大地电势差时会以共模干扰的形式叠加到传输线上。如果叠加的干扰信号超出接收器输入共模范围，依靠本地接地作为电流回路是很危险的，最好的解决方式是使用信号和电源隔离来实现健壮的长距离传输，下图是ADI ADM2485隔离RS-485芯片连线示意图：

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ESD保护

在工业应用中，雷击、电源波动、静电放电会产生较大的瞬变电压对RS-485收发器造成损害。以下ESD保护、EFT保护和浪涌保护技术规范适用于RS-485应用：

• IEC 61000-4-2 ESD protection
• IEC 61000-4-4 EFT protection
• IEC 61000-4-5 surge protection

使用外部钳位器件（比如TVS二极管），保护程度可进一步提升。在RS-485应用中，TVS是将总线上的电压钳位到RS-485收发器的共模电压范围（-7–12V）。一些TVS器件专门为RS-485Y应用设计。对于更高的电源瞬变，可在受保护器件与输入引脚之间增加电阻RS（10-20Ω）来加强保护。

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参考

1. RS-485 - wikipedia
2. RS-485/RS-422 Circuit Implementation Guide
3. RS-485 收发器教程
4. The RS-485 Design Guide