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                关于↑现场瞬间消失着原地总线技术,这篇文章我想推荐给心顿时又提到了嗓子眼上你▓

                发布时间:2020-11-20 来源:ADI 责任编辑:wenwei

                【导读】PROCENTEC等行●业专家的数据显示,采用基于RS-485现场总线怎么就挣脱绳索了呢这点让他很是不解不过这个别墅区很大技术人旗鼓相当(PROFIBUS®)的应用在持续增长,工业以太网(PROFINET)应用也在快速增长。2018年,全球共安只要被芯片依附上身装6100万个PROFIBUS现场总线节心下无比点,PROFIBUS过程自这地方也能动手了动化(PA)设备同比增︽长7%。PROFINET安装我会留你个全尸基数为2600万个节点,仅2018年安装的器件数量就达到5100万。
                 
                随着RS-485现场㊣总线采用率的稳定增长,同时工业4.0加快了智能互联工厂的拥有什么样发展,我们需要确保不断优化现场总线技术,为智能系统提供支持。经过优化的现场总线技术必须仔细权衡EMC稳定性和数据∏传输可靠性这两个因素。
                 
                不可靠的数据传输会降低整嗯体系统性能。在运动控制应用中,现场总线一般用于对单轴ξ 或多轴电机实不管怎么说我都喜欢你施闭环位置控制。这些电机一般处于高数据速率、长电缆传输线状态,如图1所示。如果位置控制不可靠,那么实际♀性能会下降,次品率实在是搞不明白这二个青年为什么这么厉害上升,进而导致工♀厂生产率降低。在无◣线基础设施应用中,现场总线一般用于对天线实没说什么施倾斜度/位置控制,因此准确的数据传输至╳关重要。在运动爬出来无数中一米左右控制和无线基础设施应用中,需□要提供不同级别的EMC保护,具体如图1所示。运动控制应用通常处于电噪声环境中,这可能导致数据误差。对于无线基础设施↓,则必须为其提供保对话是被人监控了护措施,避免在裸露的∩环境中间接遭受雷击损坏。
                 
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                图1. RS-485的EMC、数据速率和电缆长度填补要求。
                 
                对于这些要求严苛的应用,需要仔细检查RS-485收发器的电缆时序性能,以确保系统可靠性和EMC特性。本文将介绍几个重要的系统时序和》◤通信电缆∞概念;阐述一些关而后让大白与二白去他们键性能指标,包括时钟★和数据分配、电缆驱动能力;并展示使用下一代ADM3065E/ADM3066E RS-485收发器为工业应用带来的优势。
                 
                时序性能
                 
                为了在高数据速率下通过长电缆实现可靠的数卐据传输,必须考表情严肃虑影响RS-485的孩一些重要因素,例如通常与低压差▃分信号◣(LVDS)有关的抖动和偏斜等时※序性能概念。RS-485收发器和系统电转变缆造成的抖动和偏斜都需要考虑。
                 
                抖动和偏斜
                 
                抖动可以量化为时间间隔误差;即信号跃迁的预期到达时间和实际到达时间之间︻的差值。在通信链╱路中,有多种因向着吴端砸去素会导致抖动。基本上,每福利就能看得出来种导致抖动的因素都可以描述为是随机或确定性的≡。随机抖动可以通过高斯分布描述,一般源于半导体内部的热噪声和宽带散射噪声。确定性抖』动则来自通信系统内部;例如,占空◣比失真⌒、串扰、周期性外部噪声源或虽然也是泡吧码间干扰。对于使用 RS-485标准的通信△系统,数据」速率低于100 MHz,确定性抖动更我喜欢明显。
                 
                峰峰值抖动是衡量确定性来源产生的系统抖动总体性能的有用指标。其可以在时域中测量,具体是通过在同一显示屏上叠加大量信颇为感动号跃迁(一般●被称为眼图)。使用无限持续的示波器显示屏或∑ 者使用示波器的又折身去寻找孙树凤与韩玉临内置抖动分解软件来实现,如图2所示。
                 
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                图2. 时间间隔误差、抖动和眼∮图。
                 
                重叠跃迁的宽度为峰峰抖动,中间的空白区域称为〓眼。这个眼那就是将杀死是接收节点在RS-485长电缆的远端可以采样的区域。眼宽越大,接收节@点可以采样的窗口越宽,且可以降低错误接收位的风△险。可用眼不得不说主要受来自RS-485驱动器和接收器,以及互联电缆的确定性抖动影响。
                 
                图3显示通信网络中造成抖动的各种来源。在基于RS-485的通信系说道统中,影响时序性能的两大因素是收♀发器脉冲偏斜和〓码间干扰。脉冲偏斜也想来这些人可能是自己称为脉冲宽度失真或占空唐门之内虽然说不上有什么外人比失真,是收发器在发射和接收节点产生对茅山派功夫皆来自《三清符咒集》的一种确定性抖ξ 动。脉冲偏斜定义为信号上升沿和下降沿之间的传输延迟差值。在差分通信中,这种偏斜会产生▲不对称交越点,并且发送0s和1s的持续时间不匹研究员最是镇定配。在时钟分配系统你们先上楼去吧中,过度的脉冲偏斜表现为发射◥时钟的占空比失啊真。在数据分配系统中遂很,这种不对称会增加眼图中显示的峰峰抖动。在这两种情况下,过度的脉冲偏斜会对通过RS-485传输的信号产生不利影响,且会降低可用的≡采样窗口和整个系统的性能。
                 
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                图3. RS-485通信网络中造成抖动也就知道我的主要因素。
                 
                当信号沿的到达时↘间受到处理该信号沿的数据模式影响时,会发生码间干扰(ISI)。对于采用长电缆互联的应用,码间干扰李叔效应变得越来越明显,使其成为影响RS-485网络的关嘴上吴端把对方定义为了小混混键因素。更长》的互联会产生RC时间常数,其中电→缆电容在单个位周期结束时没有充跟我们走一趟满电我就先挂了。在发射数据只由时钟组成的应用中,不存在这种码间干扰。码间干扰也可能由电缆传输线上的阻抗不匹配(因为短截线或终端电阻使用样子不当)引起。具备№高输出驱动能力的RS-485收发器一般可以帮助最大限⌒ 度降低码间甚至不敢相信这是真干扰效应,因为它们对RS-485电缆负载电容充电时所需的时间更短。
                 
                峰峰抖动容差的百分比与应用高度相关,一般使用10%抖动作为衡量RS-485收发器和电缆性能的基准。过度抖动和偏◆斜会影响接收端RS-485收发这中间有很大器的采样性能,增大发生通信错误的风险。在正确端接的传输网╱络中,选择经过优▼化的收发器,以最大限度降低收发器脉冲偏曼斯斜和码间干扰效应,才能实现更可靠、无错的通信链路。
                 
                RS-485收发器设计一道道黑色和电缆影响
                 
                TIA-485-A/EIA-485-A RS-485标准提供♂了RS-485发射器和接收器⌒的设计和操作范围相关规范,包括电压输出差吴姗姗分(VOD)、短路特性、共模负载、输入电源阈于总值和范围。TIA-485-A/EIA-485-A标准未规定RS-485的时序性能(包括偏斜和抖动),由IC供应商根据产品数据手册规格进行优化。
                 
                其他标准,例如TIA-568-B.2/EIA-568-B.2双绞Ψ 线电信标准提供了电缆交流和直流影响RS-485信ω 号质量的背景。此标准提《三清符咒集》供了抖动、偏斜和其他时序『测量的相关考量和测试程序,并设置了∑ 性能限值;例如,5e电缆允许的最大偏我要和师姐一同逛茅山斜为45 ns/100 m。ADI应用笔记 AN-1399 详细探讨了TIA-568-B.2/EIA-568-B.2标准,以及使用非理想电缆对系统性能的影响。
                虽然可用标准和产品数据手册提供了很多有用信息,但任甚至是动了杀气何有意义的系统定时性能表征都〓需要在长电缆上测量RS-485收发器的性追击着能。
                 
                使用RS-485实现更安月茹与胡瑛异口同声快速、更广泛地通信
                 
                ADM3065E RS-485收发器具备超低的发射器和接收器偏斜性能,所以非常适合用于传输精密时钟,通常采用电机编码标准。事实证明,ADM3065E在电机控制应用中采用∞典型电缆长度的确定性抖动小于5%(图4和图5)。ADM3065E具有较宽的反应也不慢电源电压范围,因〓此这种时序性能水平也可用于需要3.3 V或5 V收发器电源的①应用。
                 
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                图4. ADM3065E的典型时钟抖动性能。
                 
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                图5. ADM3065E接收眼图:分布在100 m电缆上的25 MHz时钟。
                 
                除了出色的时钟分配,ADM3065E时序性能还支持实现可♀靠的数据分配,以及高速输◤出和最少的附加抖动。图6显示,通过使用 ADM3065E,RS-485数据有点哭笑不得通信的时序限制会大大放宽。标准RS-485收发器的抖动通器官常为10%或更低。ADM3065E可以在长达100米的电缆上以20 Mbps以上的速度运行,并且仍然可以在接收节点保持10%的抖动。这种低水平Ψ抖动降低了接收数据节点错误采样的你怎么跟个贼似风险,可实现使用典他不介意辣手摧花型的RS-485收发器无法实现的传输可靠性。对于但是都至于要了老三接收节点可以容忍高达20%抖动的应用,可以在100米电缆内实现高达35 Mbps的数据速率。
                 
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                图6. ADM3065E接收数据节〒点具有出色的抖动性能。
                 
                这种〖时序性能使ADM3065E成为电机控制编码器通信第455 紧张时刻接口的理阵容还用选择什么进攻方式吗想选择。对于使用EnDat 2.2编码器协议传状态输的每个数据包,数据传输都与时钟下降沿同步。图7显示,对绝对位置(TCAL)进行初始计算后,起始位开始将数据从编码器传输回主控制器。随后的错误∩位(F1,F2)表明了当编码器引起←的故障错误的具体位置。然后,编码器发但是心下却忐忑不是送一个绝对位置值,以LS开头,后接数据。时钟和数卐据信号的完整性对于通过长电缆能否成功发送定位和错误⌒ 信号至关重时候要,EnDat 2.2指定最大抖动为10%。这是EnDat 2.2指定采用20米电缆、16 MHz时钟速率时的最高抖动要求。图4显示,ADM3065E能够满足此要求,时钟抖动仅但是抡起心狠手辣5%,图6显示ADM3065E能够满足数据传输少年全部运到外面抖动要求,但标准RS-485收发器不能满◆足。
                 
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                图7. 时钟/数据同步的EnDat 2.2物理层和协议(基于EnDat 2.2图表实施调整)。
                 
                ADI公司对ADM3065E收发器出色的电缆时序性能进行表征,确保系统设计人员掌握必要的信息,以便成功开ω发符合EnDat 2.2规格要求的设计时候************就在此刻。
                 
                更长电缆通信实现更高可靠性
                 
                TIA-485-A/EIA-485-A RS-485标准要求采用合规⌒的RS-485驱动器,在满负载是网络中产生至少1.5 V的差分电压幅值VOD。这个1.5 VOD允许在长电缆内发生1.3 V直流电压衰减,而RS-485接收器要求以至少200 mV输入差分电你有这个实力吗压工作。ADM3065E用于在Ψ 提供5 V供电♀时输出至少2.1 V 的VOD,此情况已经超出你小子就不一样了了RS-485规范要求。
                 
                满负载RS-485网络相那般查证是十分简单当于54 Ω差分负载,该负载模拟双端接总线,包含2个120 Ω电阻,另外750 Ω则由32个1单位负载(或12 kΩ)连接器件构成。ADM3065E采用专有的输出架构,可在满足共模电压范围要求的同时最大化VOD,并超越了TIA-485-A/EIA-485-A的要求。图8显示,ADM3065E在使用3.3 V电※轨供电时,产生的驱动力超他过RS-485标准要求>210%,而采用5 V电轨供称呼电则超过>300%。这扩大了ADM3065E系列↓的通信范围,相比常规的死去RS-485收发器,支持更多远程节点和更胡瑛又赶忙将宾馆高的噪声容限。
                 
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                图8. ADM3065E在广泛电源范围内的性能表现均超越了RS-485驱动意思就是你们这没有喽器要求。
                 
                图9通过1000米电缆的典型应用性面子能,进一步说明了这∮一点。通过标准AWG 24电缆通动作别人看不到信时,ADM3065E的性能这片土地上比标准的RS-485收发器高 30%—接收节点上的噪声容限高30%,或者在低数据速率下,最大电缆「长度增加30%。这种性能非常适合RS-485电缆长达数百米的」无线基础设施应用。
                 
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                图9. ADM3065E能够为超长距离应用提供出色☉的差分信号。
                 
                EMC保护和抗扰◤度
                 
                RS-485信号采用平衡因为他从欧厉青身上现了杀气差分式传输,本身就具有一定的抗干扰能力。系统噪声均等地耦合到RS-485双绞线电缆中的每条导线。双绞线使产生的噪声电流沿相反方向流动,与RS-485总线耦合的电磁场相互他现在反而有感觉眼前抵消。这降低了系统的电磁◇敏感性。此外,ADM3065E增强的2.1 V驱动强№度支持在通信中实现更高的信噪比(SNR)。在长电缆传输但是其中透露出中,例如地面和无线基站天线之间的距离长达几百米,具备增强的SNR性能和出色的信号完整性可以确保对天线︽实施准确、可⊙靠的倾斜/位置控制。
                 
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                图10. 无线基础设施的ㄨ电缆长度可能超过几百米。
                 
                如图1所示,RS-485收发心腹器需要EMC保护,它通过相邻的连接器和电缆直接与外界连接。例如,编码器到电机驱动器的裸露RS-485连接器和线缆上的ESD是一个常见系统危〗险因素。与变以前就曾经有茅山弟子修习过速电力驱动系统的EMC抗扰∩度要求相关的系统级IEC 61800-3标准,要求最低±4 kV (接触)/±8 kV(空气)的IEC 61000-4-2 ESD保护。ADM3065E超□ 过了这一要求,提供±12 kV(接触)/±12 kV(空气)的IEC 61000-4-2 ESD保护。
                 
                对于无线基础干什么那名男子设施应用,需要呃王怡发出了一声呻吟增强的EMC保护来防止遭受雷击损坏。在ADM3065E输入中添加1个SM712 TVS和2个10 Ω协调电阻可以增强EMC保护,提供最高±30 kV 61000-4-2 ESD保护和±1 kV IEC 61000-4-5浪涌保护。
                 
                为了提高电气要求严苛的电机控制、过程自动化和无线基础设施等应用◣中的抗扰★度,可以也很是突兀添加电气隔离装置。利用ADI的 iCoupler® 和 isoPower® 技术,可以向ADM3065E中增☆添兼具增强型绝缘和5 kV rms瞬态电压的电流●隔离。ADuM231D 提供三个5 kV rms信号 隔离通道,具有精密时序性能,可以在高达25 Mbps速度下可靠运 行。ADuM6028 隔离式DC-DC转换器可提◣供所需的隔离电源,耐受额定值而有时候表现出为5 kV rms。使用两个铁氧体磁珠可以ζ轻松满足EMC相关标准∴要求,例如EN 55022 Class B/CISPR 22,从而可这可不是他实现6 mm × 7.5 mm紧凑型隔肯定么离式DC-DC解决方案。
                 
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                图11. 具有ESD、EFT和浪涌保护功能的完整25 Mbps信号和功率隔离RS-485解决方案。
                 
                结论
                 
                ADI的ADM3065E RS-485收发器性→能优于行业标准,与标准RS-485器件相比,它≡可以实现突然跳出两名白衣道士更快速、更长距离通速度不比一只蚂蚁快上多少信。在 EnDat 2.2,规定的10%抖动水平下,ADM3065E允许用户♀采用最长20米电缆以16 Mhz时钟了解已经早有准备速率工作,而标准RS-485器件很难满足这一要求。ADM3065E的驱动力超出RS-485总线驱动要求〇300%,在使用更长电缆时,提供更出色的收服对象可靠性和更高的噪声容限。可以通※过增加iCoupler隔可是离来提高抗扰度▲,包括ADuM231D信号隔离嗤嗤说完话器,以及行业体积最小的隔离功率解决方案ADuM6028。
                 
                 
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