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1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿

程序员文章站 2024-01-06 11:27:40
1998年的EIA/TIA-485-A,2006年的TSB-89-A485协议标准https://www.amobbs.com/thread-5681029-1-1.html?_dsign=3a3aefed...

一:应用工况

 1)一个主设备Sp3458负责,两个从设备MA13421.

2)电路基本组成,主设备1路SP3485负责通讯,从设备2个MAX13421自动收发485转换

Sp3485为3.3V供电,MAX13412为5V供电。

通讯速率30K

1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿

 

1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿

问题点:

1)下图为一个从设备接收到的A-B差分信号,部分为读信号,后半部分为从设备返回信号。

问题点1:SP3485作为驱动信号时候,发出电平高3.3V,低3.3V,但是空闲上拉不是从设备的5V,也不是自身上拉的3.3V信号

问题点2:后半部分返回信号虽符合485通信门限+200mV~-200mV,但是明显接受信号的低电平和高电平不对称,且信号畸形

1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿

下图为黄色为A信号,绿色为B信号,明显看出A信号高不上去,B信号低不下来。

1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿

 3)解决思路

    可能性1:SP3485-3.3V电源轨道和MA13412-5V电源轨,电平不匹配

    可能性2:SP3485-3.3V上拉电阻和MA13412-5V上拉电阻,电平不匹配‘

    可能性3:芯片内部问题,MAX13412自动收发有问题

    可能性4:总线电容过大,导致电平异常。注意:此处3.3V SP3485发送电平一切正常。

 

4)结论:

    可能性1:SP3485-3.3V电源轨道和MA13412-5V电源轨,电平不匹配,无影响

    可能性2:SP3485-3.3V上拉电阻和MA13412-5V上拉电阻,电平不匹配,无影响

    可能性3:芯片内部问题,MAX13412自动收发有问题,,无影响

    可能性4:总线电容过大,导致电平异常。注意:此处3.3V SP3485发送电平一切正常。

 

总线电容过大:

详细分析:本次设计总线长度一米,从设备两个,从设备端接33pF电容并联,防护采用PTVS5V,SMB6V系列

网上大多数设计中只是考虑到485ESD端口防护问题,共模电压,差模电压,雷击浪涌,静电等。但是未考虑实际对防护电路的要求做详细讲解,接下来就是为大家分析一下自己遇到的问题。

 

1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿

上图作为参考,设计中我用到的防护共模TVS为PTVS系列5V型号。差模为SMBJ系列6V型号。我逐步排除了上述1.2.3前三种可能,最后定位到使用的两种TVS结电容上,发现TVS两种TVS结电容达到了1000多pF,我本次设计为几路单独防护,主设备也防护,所以导致了总线电容达到了1.2nF左右,设计中还未计算线间电容和线对地电容。所以针对快速通讯(虽然只有30K),但是总线的RC直接影响到了信号的上升沿,导致高低电平异常。上拉电阻即使降低到1K(总线上拉并联)也无法满足,达到完美的波形,1.2nF对于I2C的400pF来说,I2C直接哭了。

整改结论:

去除所有防护后的图

1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿

主设备加防护(采用),扳级设备内部通讯,从设备不需要防护,可以取消。对外通讯必须加上

1.485通讯电平异常,信号上升沿,下降沿

不加防护会出现信号反射,尖峰问题,信号电压完全满足485通讯门限值。

结论:

1)高速通讯上拉电阻不宜过大。建议阅读我下面给的几个参考网站,收获颇大

2)总线器件选择低结电容的ESD防护元器件,高速通讯尤其注意上拉电阻和总线电容(15K以上吧,个人经验)

3)I2C设计出现信号上升沿,下降沿问题,也应该参考此设计

4)从设备连接中注意防止信号反射问题,防护尽量加,一般板级通讯可以不加,对外通讯必须加,可以根据传输速率选择

    低结电容ESD防护(高速通讯),或者功率高但是结电容大的(低速通讯)

 

 

参考文件网站:

485协议标准

https://www.amobbs.com/thread-5681029-1-1.html?_dsign=3a3aefed

防护电路结电容对485信号的影响

http://news.21dianyuan.com/detail/41539.html

总线规范

https://wenku.baidu.com/view/896d48ec81c758f5f61f67bb.html

485PTVS 和PTC选型

https://zhidao.baidu.com/question/181260184426093084.html

 

本文地址:https://blog.csdn.net/xuxudeta/article/details/107904962