Intersil (1. Teil)
Ein Tutorial über RS-485-Transceiver
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Neuere RS-485-Transceiver
Neuere RS-485-Transceiver
Neuere RS-485-ICs sind funktionsreicher und bieten eine fortschrittliche Rx-Failsafe-Funktion, anteilige Einheitslasten (Fractional UL) und eine höhere ESD-Beständigkeit. Dazu zählen auch die ISL317XE-Transceiver von Intersil für 3,3-V-Anwendungen und die ISL315XE-Reihe für 5-V-Anwendungen.
Full Failsafe (FFS) Rx
Obwohl diese Funktion nicht Teil des Standards ist, ist die Full-Failsafe-Funktion (FFS) des Empfängers eine der wichtigsten Funktionen, um die RS-485-Transceiver in letzten 20 Jahren erweitert wurden. FFS bedeutet, dass der Rx seinen Ausgang auf einen definierten Zustand steuert (typischerweise eine logische 1), sobald die Rx-Eingänge schwebend, kurzgeschlossen oder nicht angesteuert und durch einen Abschlusswiderstand kurzgeschlossen sind. Wie erwähnt, tritt dieser zuletzt genannte Zustand immer dann auf, wenn ein terminierter Multi-Tx-Bus nicht aktiv angesteuert wird. FFS Rx löst dieses 0-V-Busproblem, indem der Rx-Eingangsschwellenwert neu festgelegt wird. Durch Ändern der oberen Schwelle auf eine geringfügig negative differenzielle Spannung (–20 bis -50 mV) erkennt der Rx nun eine 0-V-Differenzialspannung als einen gültigen Eingangspegel für eine logische 1 an. Diese Änderung ist weiter RS-485-konform, da jede Spannung über +200 mV weiterhin als »High« erkannt wird und der negative Rx-Schwellenwert unverändert bleibt. FFS Rx erübrigt somit das Biasing, wodurch die maximale Anzahl an Transceivern am Bus möglich ist.
Zwei Nachteile können sich mit FFS Rx ergeben: Erstens, da der Schaltschwellenbereich um die Hälfte verringert wird (von 400 auf etwa 200 mV), ist es schwierig, die Rx-Eingänge mit viel Hysterese zu versehen. Die FFS-Rx-Hysterese liegt zwischen 20 bis 40 mV, während ein Empfänger ohne FFS eine Hysterse von über 70 mV aufweist. Ein FFS Rx weist somit eine geringere Störimmunität auf als ein Standard Rx. Zweitens können die asymmetrischen FFS-Schaltpunkte eine Verzerrung des Tastverhältnisses im Netz mit langsamen Busüberleitungen verursachen.
Anteilige Einheitslasten (Fractional Unit Loads)
Als die Zahl der Netzwerkknoten über 32 stieg, mussten Nutzer von Standad-RS-485-Bausteinen Repeater hinzufügen, um das Netzwerk in 32 UL-Knotensegmente zu unterteilen. Neuere Transceiver lösen dieses Problem durch einen Rx mit höherem Eingangswiderstand, wodurch mehr Bausteine am Bus möglich sind und gleichzeitig die RS-485-Anforderungen mit 32 mA maximalem Laststrom weiterhin erfüllt sind. 1/4-UL-Bausteine weisen Eingangsströme von maximal 250 µA auf, sodass 128 Transceiver (128 x 250 µA = 32 mA) am Bus erlaubt sind. 1/8-UL-Bausteine weisen Eingangsströme von maximal 125 µA auf, was 256 Bausteine am Bus ermöglicht. Deaktivierte Tx-Lastströme sind in der Regel vernachlässigbar, sodass der Rx-Eingangswiderstand die Berechnung der Last dominiert. Das Konzept der Einheitslast ist strikt auf DC-Lasten bezogen, sodass AC-Erwägungen (z.B. Leitungslänge, Abstand der Knoten oder Kapazität der Knoten) die Anzahl der Knoten verringern können – und zwar auf Werte, die kleiner sind, als es die UL erlaubt.
In eine der nächsten Markt&Technik-Ausgaben folgt der zweite Teil des Tutorials, in dem es beispielsweise um Schutz gegen elektrostatische Entladung (ESD) geht.
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