RS422, RS485 Abschlusswiderstände

Wenn Sie ein Hochgeschwindigkeitssignal über ein Kabel senden, wird der anfänglich fließende Strom von der angelegten Spannung UND der charakteristischen Impedanz des Kabels bestimmt. Bei den für RS485 und RS422 empfohlenen Kabeltypen beträgt der Kabelwellenwiderstand ca. 100 Ohm.

Wenn also am sendenden Ende 1 Volt angelegt wird, fließt ein Anfangsstrom von 10 mA und alles ist gut, bis das Ende des Kabels erreicht ist; Spannung und Strom erwarten eine anhaltende Impedanz von 100 Ohm. Wenn es nicht 100 Ohm wären, was machen dann 1 Volt und 10 mA aus einer Nichtübereinstimmung?

Die Antwort ist, dass am Empfangsende nicht die gesamte Leistung von 1 Volt und 10 mA verwendet wird und ein Teil der Leistung das Kabel zurück zur Quelle reflektiert wird. Für langsame Signale ist dies kein Problem, aber für schnellere Signale beschädigt diese Reflexion die Integrität der Datenkanten (in einigen Fällen bis zu mehreren Mikrosekunden) und kann die Daten beschädigen. Hier ist ein .gif-Dateibild, das die allgemeine Idee zeigt: -

Ein Impuls tritt von links ein und trifft auf eine Impedanzanomalie der Übertragungsleitung (wie durch die vertikale schwarze Linie angezeigt). Ein ordentlicher Teil der Impulsenergie fließt weiter von links nach rechts, aber es gibt auch eine Reflexion an der "Anomalie", die zurück zur Ursprungsquelle fließt. Die Reflexion kann Datenfehler verursachen.

Abzweigpunkte werden immer als sehr kurz angesehen, daher können Abschlusswiderstände ignoriert werden, aber Sie können auch nicht mehrere Abschlusswiderstände anbringen, da diese die Übertragungsimpedanz ändern würden, wenn das Signal über das Kabel geführt wird, und dies auch eine Diskrepanz erzeugen und Reflexionen und beschädigte Daten erzeugen.

Mehrpunktsysteme benötigen Abschlusswiderstände an beiden Enden des Kabels, da die Daten bidirektional gesendet werden.

Der Schlüssel, um eine Multidrop-Schnittstelle zum Laufen zu bringen, wie diese im Beitrag des OP,

besteht darin, die Längen der nicht abgeschlossenen Stichleitungen zu verwalten. Sie sind die "vertikalen" Verbindungen, die von den Hauptsignalleitungen abgehen und zu den Leitungsempfängern auf der Unterseite führen. Wie lange sie sein können, ohne die Signalintegrität zu beeinträchtigen, hängt von der Flankenrate der Signale ab. Eine RS-422- oder RS-485-Schnittstelle kann Stichleitungslängen von 6" tolerieren. Die Hyperlynx-Simulation einer solchen Schnittstelle mit 5,1"-Stichleitungslängen ist unten dargestellt:

Die folgende Simulation ist dieselbe Schnittstelle, jedoch mit einem LVDS-Treiber modelliert:

Beachten Sie das Klingeln an den Empfängern - nicht gut.

Schließlich zeigt diese Simulation dieselbe Schnittstelle, nur mit reduzierten Stichleitungslängen auf idealer (für LVDS) 0,2":

Diese Diagramme sind wie Schaltpläne, sie sind korrekt, aber es fehlen tatsächliche Verdrahtungsdetails. Der Bus könnte 100 Meter lang sein, und die Verzweigungen, an denen ein Empfänger platziert werden könnte, könnten nur wenige Millimeter Stichleitungen sein, so dass sie in Bezug auf das elektrische Signal überhaupt keine Verzweigungen sind, wenn die Empfänger nur in den Bus eingereiht sind. Und der Abschlusswiderstand muss am Ende des Busses sein, um Reflexionen zu stoppen, auch wenn Sie nur 1 Empfänger direkt am Sender haben. Es muss also kein Empfänger am Abschluss oder Abschluss am Empfänger vorhanden sein. Der RS422-Sender muss sich am anderen Ende des Busses befinden, da er ihn ansteuert, er kann nicht in der Mitte sein (er kann nicht mehr als eine Abschlusslast ansteuern).

Da bei RS485 mehrere Treiber vorhanden sein können, müssen beide Enden des langen Busses terminiert werden. Sender und Empfänger können überall auf dem Bus mit extrem kurzen Stichleitungen sein und er kann zwei Terminierungen ansteuern.

Um Reflexionen zu vermeiden, die das Signal durcheinander bringen, ist eine unlesbare angepasste Last am empfangenden Ende der Leitung erforderlich. Bidirektionaler Verkehr (= nur Halbduplex, nicht mehr als ein Sprecher gleichzeitig) benötigt eine angepasste Last an beiden Enden der Leitung.

Der Empfänger im RS422- oder RS485-IC ist nicht die erforderliche Last, die Spannungserfassungsschaltung nimmt sehr wenig Strom aus der Leitung auf, ein Widerstand in der richtigen Größe ist erforderlich.

Man kann nicht viele Widerstände einfügen, weil sie parallel zusammen viel kleiner sind als die angepasste Last.

Die angepasste Last kann nicht in der Mitte der Leitung liegen, da der Widerstand und der Rest der Leitung zusammen eine unangepasste Last darstellen.

Wenn Sie eine lange Leitung und mehrere Empfänger entlang der Leitung haben, platzieren Sie die Last am Ende der Leitung am Eingang des letzten Empfängers. Die Lebensdauer der kommenden Welle wird im Widerstand beendet. Zwischenempfänger schnüffeln nur die Spannung, wenn die Welle sie passiert.

Wenn Sie die Idee haben, ein verzweigtes Y-Kabel zu haben, bei dem alle drei Abzweigungen länger als ein paar Zentimeter sind und sich ein Sender an einer anderen Stelle als an der Verbindungsstelle befindet, vergessen Sie es! Es gibt keine einfache Möglichkeit, fatale Reflexionen im Gelenk zu verhindern, wenn das Signal von einem der Zweige kommt.

=> Das Diagramm Multipoint-Lösung ist nur gültig, wenn es ein Kabel mit Transceivern an den Enden mit geeigneten Widerständen gibt, insgesamt zwei 100-Ohm-Widerstände. Dazu kommen Zwischentransceiver, die mit maximal ein paar Zentimeter langen Drähten mit dem Kabel verbunden sind. Längere Äste verursachen Reflexionen. Es gibt keine strenge Grenze, wie lange verzweigte Drähte toleriert werden können, die Fehlanpassung nimmt allmählich zu, wenn die Zweige länger werden. Das Einfügen von Widerständen in die dazwischen liegenden Transceiver wird das System völlig durcheinander bringen.