01、在通信電纜中的信號反射
在通信過程中,有兩種信號因導致信號反射:阻抗不連續和阻抗不匹配。如果阻抗不連續,信號在傳輸線末端突然遇到電纜,而阻抗很小甚至沒有,信號就會在這個地方引起反射。這種信號反射的原理類似于光從一種介質反射到另一種介質。
為了消除這種反射,必須在電纜端部橋接一個與電纜特性阻抗大小相同的終端電阻,使電纜阻抗連續。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的,因此,在通訊電纜的另一端可跨接一個同樣大小的終端電阻從理論上分析,在傳輸電纜的末端只要跨接了與電纜特性阻抗相匹配的終端電阻,就再也不會出現信號反射現象。然而,在應用中,由于傳輸電纜的特性阻抗與通信波特率等應用環境有關,特性阻抗不能完全等于終端電阻,因此或多或少仍會存在信號反射。
引起信號反射的另個原因是數據收發器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。由此引起的反映主要體現在通信線路處于空閑狀態時,整個網絡數據混亂。
信號反射對數據傳輸的影響,歸根結底是因為反射信號觸發了接收器輸入端的比較器,使接收器收到了錯誤的信號,導致CRC校驗錯誤或整個數據幀錯誤。
02
在通訊電纜中的信號衰減
第二個影響信號傳輸的因素是信號在電纜的傳輸過程中衰減。傳輸電纜可以看作是由分布電容、分布電感和電阻組成的等效電路。
電纜的分布電容C主要由雙絞線并聯產生。導線的電阻對這里的信號影響微不足道。信號的損失主要是由于電纜的分布電容和分布電感組成的LC低通濾波器。PROFIBUS用的LAN標準型二芯電感(西門子為DP總線選用的標準電纜),在不同波特率時的衰減系數。
03
在通訊電纜中的純阻負載
影響通訊性能的第三個因素是純阻性負載的大小,這里指的純阻性負載主要由終端電阻、偏置電阻和RS-485收發器三者構成。
RS-485驅動器在帶了32個節點,配置了150Ω終端電阻的情況下,至少能輸出1.5V的差分電壓。
當通信波特率較高時,有必要在線路上偏置電阻。偏置電阻的連接方法。它的功能是在線路進入空閑狀態后,當總線上沒有數據時,將電平從零電平拉出。這樣,即使線路中存在相對較小的反射信號或干擾,連接在總線上的數據接收器也不會因這些信號的到達而發生故障。
在實際應用中,RS-485總線加偏置電阻有兩種方法:
(1)把偏置電阻平衡分配給總線上的每一個收發器。這種方法給掛接在RS-485總線上的每一個收發器加了偏置電阻,給每一個收發器都加了一個偏置電壓。
(2)在一段總線上只用一對偏置電阻。該方法對總線上的大反射信號或干擾信號是有效的。值得注意的是,增加偏置電阻會增加總線負載。
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