1.485通讯电平异常，信号上升沿，下降沿

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

 

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

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。

 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。

 

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

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

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

 

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