Industrielle Kommunikation
Schnell mit RS-485
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Designrichtlinien für den RS-485-Knoten
Folgende allgemeine Richtlinien sollten angewendet werden:
- Kleinstmögliche Größe für Signalleiterbahn-Vias und Anschlusspads wählen, um deren Einfluss auf die differenzielle Impedanz zu minimieren.
- Solide Versorgungs- und Masse-Ebenen für die Impedanzsteuerung und minimales Rauschen auf den Transceiver-Versorgungsleitungen verwenden.
- Die elektrische Länge der Leiterbahnen zwischen dem RS-485-Anschluss und dem Transceiver sollte so kurz wie möglich sein, um die Dämpfung und Reflexion zu minimieren.
- Bulk-Kondensatoren (z. B. 10 μF) in der Nähe der Stromquellen wie Spannungsregler platzieren, oder Platzierung an dem Punkt, an dem die Leiterplatte mit Strom versorgt wird.
- Kleine Entkopplungskondensatoren (0,1 μF und 0,01 μF) am VCC-Anschluss des Transceivers platzieren, um eine lokale Ladungsquelle für ICs zu erhalten, die beim internen Schalten einen hohen Versorgungsstrom benötigen.
- Falls Vias erforderlich sind, mehrere Vias beim Anschluss von VCC, Masse, Entkopplungskondensatoren und TVS-Dioden an Highspeed-ICs verwenden.
Die folgenden Empfehlungen hinsichtlich Kabelauswahl, Busabschlusses und Stichleitungen vervollständigen das Design aus Systemsicht.
Übertragungskabel und Busabschluss
Für RS-485 empfehlen sich ungeschirmte verdrillte Doppelkabel (UTP, Unshielded Twisted Pair). Häufig verwendet werden entweder einpaarige Kabel mit einer Nennimpedanz Z0 von 120 Ω oder CAT-5-Kabel mit vier Signalpaaren und einem Z0 von 100 Ω. Kommen letztere für einpaarige Anwendungen zum Einsatz, sollten die drei ungenutzten Signalpaare ordnungsgemäß gegen Masse abgeschlossen werden (mit RT von 100 Ω an beiden Kabelenden). Dies vermeidet eine Rauschkopplung von den ungenutzten Leitungen in das Datenpaar. Kommen statt CAT-5 andere mehrpaarige Kabel zum Einsatz, sollten keine »No Skew«-Kabel (versatzfreie Kabel) verwendet werden, da sie für Analogsignale mit geringem oder gar keinem Oberwellengehalt ausgelegt sind. Bei Datensignalen führen diese Kabel zu großem Übersprechen und Datenfehlern.
Da RS-485 zwei Abschlusswiderstände RT erlaubt, sollten immer derartige Widerstände an beiden Enden der Highspeed-Datenverbindung vorhanden sein. Der Wert der Abschlusswiderstände sollte der charakteristischen Impedanz des Kabels (Z0) oder der kontrollierten Impedanz der Übertragungsleitungen auf der Leiterplatte entsprechen.
Die Verbindung zwischen dem Transceiver und dem Hauptdatenkabel, genannt Stichleitung, wird nicht abgeschlossen, um den Bus nicht übermäßig zu belasten. Andererseits sollten die Stichleitungen kurz gehalten werden, um Signalreflexionen zu verhindern. Kabelverbindungen im Daisy-Chain-Format verringern die Länge der Stichleitungen auf die Länge der Leiterbahn vom Transceiver zum Anschluss. Die Berechnung erfolgt über die einfache Gleichung oder mittels Field-Solver-Software, die beim Knotendesign verwendet wird.
- Schnell mit RS-485
- Design eines RS-485-Busknotens
- Designrichtlinien für den RS-485-Knoten
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