Надежная высокоскоростная последовательная связь: новый трансивер RS-422/485 от Maxim
MAX14775E предлагает высокопроизводительные возможности, которые делают его особенно подходящим для передачи данных в суровых условиях.
RS-422/485 - широко известный и широко используемый интерфейс последовательной связи. Вы можете прочитать об этом здесь. Хотя теоретически можно перевести любой тип одностороннего цифрового сигнала в дифференциальный сигнал RS-422/485, системы часто проектируются с использованием UART в качестве протокола связи и RS-422/485 в качестве физического уровня. Я ценю UART за его простоту и универсальность, и в целом я думаю, что UART в сочетании с RS-422/485 является отличным коммуникационным интерфейсом для многих приложений.
Основным компонентом при внедрении RS-422/485 является IC-транслятор. Этот чип гарантирует, что ваши типичные односторонние цифровые сигналы преобразуются в дифференциальные сигналы, которые отвечают требованиям официального стандарта TIA / EIA. Эти переводчики не являются чем-то новым, но, как и в большинстве других в жизни, всегда есть место для улучшения.
MAX14775E - это новый приемопередатчик RS-422/485 от Maxim. Он обеспечивает типичную функциональность, которую вы ожидаете от любого переводчика RS-422/485, но также имеет функции, которые помогают вашей системе поддерживать надежную связь в шумных высоковольтных средах.
Типичная сеть RS-485 с MAX14775E, которая является полудуплексным приемопередатчиком
Внимание: высокое напряжение
Встроенные системы, работающие на 3, 3 В или 5 В, не представляют большой риск для интерфейса RS-422/485. Стандарт TIA / EIA-485 определяет приемлемый диапазон напряжения синфазного режима от -7 В до 12 В, поэтому даже если синфазное напряжение передаваемого сигнала, скажем, на 5 В выше, чем потенциал заземления приемника, оба устройства будут успешно связываться. Однако не все системы ограничены такими доброкачественными напряжениями. Промышленная среда приходит на ум, но относительно высокие напряжения могут также появляться в робототехнике, аэрокосмической и медицинской областях.
MAX14775E выходит далеко за рамки стандарта TIA / EIA, когда речь идет о высоковольтной толерантности. Выходы драйвера и входы приемника могут выдерживать напряжения неисправности ± 65 В; кроме того, устройство обнаруживает неисправности и отключает выходы драйвера в течение определенного периода времени после события сбоя. В дополнение к этой отказоустойчивости MAX14775E имеет диапазон синфазного напряжения от -25 В до 25 В, в отличие от диапазона от -7 В до 12 В, необходимого для TIA / EIA-485 и от -7 В до 7 В диапазон для TIA / EIA-422.
Борьба с шумом
Шум повсюду, но он имеет тенденцию быть более проблематичным в высоковольтных средах. При более высоких напряжениях и токах вокруг излучаемые поля сильнее, а низковольтные сигналы более серьезно влияют на возникающие помехи.
Обычные цифровые входы по своей природе чувствительны к шуму: если один порог входа определяет, является ли выход логическим или логическим, небольшие изменения, сосредоточенные вокруг этого порога, приведут к паразитным выходным переходам.
Без гистерезиса шумный вход = непредсказуемый выход
Стандартным решением здесь является «гистерезис», который относится к разнице между входным порогом восходящего фронта и порогом входного фронта. У меня возникли трудности с определением того, требуется ли какое-либо количество гистерезиса по стандарту TIA / EIA-422 или -485 (я думаю, что нет), но, в любом случае, кажется, что многие трансляторы IC обеспечивают не менее 20-50 мВ. Напротив, MAX14775E имеет типичный входной гистерезис 250 мВ, что означает, что восходящий или падающий входной край может включать в себя некоторый шум с большой амплитудой и, тем не менее, не вызывать паразитный выходной переход.
Высокая (и низкая) скорость
Несмотря на относительно простую компоновку и требования к кабелям RS-422/485, это не ограничивается показателями скорости в 1980-х годах, которые приходят на ум, когда мы думаем о интерфейсах UART в целом. Это особенно верно, когда передатчик и приемник находятся в непосредственной близости, поскольку максимальная скорость передачи данных уменьшается по мере увеличения длины кабеля.
Несмотря на то, что максимальная скорость передачи данных (PDF) максимальная скорость MAX14775E (PDF) составляет 20 Мбит / с. (Нет, «минимальный максимум» не является опечаткой. Идея здесь в том, что максимальная скорость передачи данных в наихудшем случае составляет 20 Мбит / с). Вы можете найти более быстрые части; быстрый поиск Digi-Key показывает скорость передачи приемопередатчиков RS-485 со скоростью до 100 Мбит / с. Но я думаю, что 20 Мбит / с неплохо смотря на другие функции, предлагаемые MAX14775E, и, кроме того, 20 Мбит / с идеально подходит для многих приложений.
Временное соотношение между односторонним входом и дифференциальным выходом
Одно небольшое осложнение состоит в том, что мы не всегда хотим высокой скорости. Иногда нас больше беспокоит EMI. Высокие скорости передачи данных требуют быстрых переходов, а для быстрых переходов требуются крутые края, а крутые края генерируют больше EMI.
Таким образом, в некоторых случаях мы предпочли бы иметь драйвер, который преднамеренно ограничивает скорость нарастания выходного сигнала; это снизит максимальную скорость передачи данных, но также уменьшит излучаемые EMI. Люди в Maxim понимают эту проблему (несомненно, намного лучше, чем я), и поэтому они предлагают также MAX14776E. Это та же самая часть, за исключением того, что выход ограничен с ограничением скорости и, следовательно, минимальная максимальная скорость передачи данных составляет 500 кбит / с.
Вы разработали какие-либо системы RS-422/485 в последнее время? Не стесняйтесь делиться своим опытом или выбором компонентов.