信号链基础知识:工业远距离通信使用的RS232至R

要求远距离或者在多个RS-232应用之间实现RS-232数据传输的一些工业用数据链路，通常都使用RS-232到RS-485转换器。尽管存在高达±13V的高信号摆幅，但RS-232仍然是一种非平衡或单端接口，而且本身极易受噪声影响。它的总线最大长度被限定在20米(60英尺)左右。尽管允许进行全双工数据传输(通过一些单独的信号导线同时发送和接收数据)，但是RS-232并不支持在同一条总线上连接多个节点。

　　与之形成鲜明对比的是，RS-485是一种使用差分信号传输的平衡接口，从而让其拥有较高的共模噪声抗扰性。因此，延长RS-232数据链路传输距离和实现多总线节点连接，要求通过接口转换器将其转换为RS-485信号(参见图1)。

　　图 1 短距、点对点数据链路到远距、多点网络的转换

　　图2显示了一个低功耗、隔离式转换器设计的原理图。这里，一台个人计算机(PC)的RS-232串行端口连接至左侧的SUB-D9接口。

　　图2 使用自动选向控制的隔离式RS-232到RS-485转换器。

　　个人计算机串行端口包含一个RS-232驱动器和接收器芯片，芯片将其内部5V逻辑信号转换为接口处更高的±8V到±13V电平。这些高压总线信号再通过另一个RS-232芯片转换回标准逻辑电平，以同RS-485收发器进行通信。

　　在发送方向，485收发器将来自RS-232接收器输出的逻辑信号转换成差分总线信号。在接收方向，它将差分总线信号转换成进入RS-232驱动器输入端的单端、低压信号。

　　RS-485收发器包括一个电容式隔离层，其实现总线端与逻辑控制端之间的电流隔离，从而消除了总线节点之间的接地电流。

　　在总线端，这种转换器设计拥有数个确保可靠数据传输的元件。跳线J1和J2在总线空载期间激活故障保护偏压网络。如果这种转换器安装在总线端，则通过跳线J3可以实现一个120欧姆端接电阻器。

　　一个瞬态抑制器通过钳制接地电位，保护收发器免受危险瞬态过电压的损害。为了将瞬态电流分流至地电位，要求使用一个高压电容器，以在浮动总线接地和保护接地(PE)之间提供AC耦合。一般而言，我们使用一条短单芯导线(18 AWG)来实现到PE端或机壳接地的连接。

　　信号通路隔离还要求电源隔离。这里，我们通过一个低压降电压调节器(LDO)对总线电源(3.3V到10V)进行调节。然后，把它用于收发器总线电源(Vcc2)和一个隔离式DC/DC转换器。这种转换器由变压器驱动器、隔离变压器和一个次LDO(为逻辑端电路供电)组成。