RS485偏置电阻和终端电阻有什么作用、怎么选取？

导读

在工业通信领域，RS485总线的稳定运行至关重要。本文聚焦其关键的电阻设计问题，以RSM485PHT为例，深入剖析偏置与终端电阻的作用及影响，同时提供实用的调整策略和应用指导。

RS485总线的偏置电阻主要是给A、B确定的逻辑状态。

RS485总线的终端电阻主要是用于信号线的阻抗匹配、提供通信线缆寄生电容能量的泄放路径、提高信号质量。

此次以自收发产品RSM485PHT为例进行说明，该产品内置完整的DC-DC和信号隔离电路，具有较强的抗扰性和高可靠性，具备自动收发功能。该产品的A、B线内置47kΩ的上、下拉电阻，收发器输入阻抗最小值为48kΩ。

本次测试的硬件框图如图1所示，在通信速率为500kbps、总线上挂6个通信节点、双绞线总长度约为3米。

图1 RSM485PHT组网通信框图

抓取总线波形如图2所示，逻辑1的差分电压约为1.60V。

图2 3m双绞线、500kbps时VAB波形图3为本次RSM485PHT测试的电阻分压等效图。

图3 RSM485PHT电阻分压等效图当总线上有6个节点进行通信时，相当于6个R上、6个R下、6个R内并联，此时VAB高电平电压计算值为：

取VCC=5.1V，得到VAB=1.72V，考虑到线阻的分压，此计算值1.72V与实测波形幅值1.60V基本吻合。因为总线端逻辑1电平幅值仅有1.6V左右，该幅值的抗扰能力相对较弱且影响了通信距离的进一步拉长，现考虑通过外加偏置电阻将总线幅值抬高至3.5V左右。通过上面VAB计算公式，可计算出R上等效= R下等效≈ 2.75kΩ，外加上下拉电阻值约为4.1kΩ。如图4所示为外接3.5kΩ上下拉电阻时总线的通信波形图（外加偏置电阻增加功耗约为5.1V/3.5k ≈ 1.4mA，在可接受的范围内），因为实焊偏置电阻值3.5kΩ小于4.1kΩ，实际总线逻辑1幅值为3.92V高于预设值3.5V。

图4 外加3.5kΩ偏置电阻时差分波形图在上述接入3.5kΩ上下拉电阻的环境下再接入120Ω的终端电阻，此时电阻分压等效图3中的R内等效≈ 60Ω，将各数值代入VAB公式，计算得出电压约为60mV，测试波形如图5所示。此时高电平处于门限-200mV ~+200mV门限内，收发器无法识别逻辑1，造成通信错误。

图5 接入120Ω终端时差分波形图在使用我司自动收发模块RSM485PHT或RSM485M时，如果总线逻辑1电平较低可通过外接偏置电阻来调节总线电平，偏置电阻值过小将增加额外的功耗，电阻值太大调节效果将不明显。偏置电阻值可以根据实际节点数量算出等效电阻值，再代入阻抗分压公式：

其中VCC可取5.1V，VAB一般取2.5V ~ 4.0V。具备自动收发功能的模块RSM485PHT或RSM485M的总线逻辑1电平是通过AB线的偏置电阻来驱动，其能力弱于推挽驱动，因此一般情况下我们不建议用户加终端电阻。如果通信速率高、通信距离长，总线信号质量很差，需要加终端电阻来减弱反射信号或提供泄放寄生电容能量的路径，可以选择稍大阻值的电阻，并且可以考虑通过在AB线上加小阻值的偏置电阻两者配合来调节总线的电平。总的来说在使用自动收发RS485进行通信时一定要确保 A/B 线差分电压不会处于-200mV ~+200mV 范围内；若逻辑1或逻辑0的差分电平幅值较低，可以通过外加小的偏置电阻来进行调整；一般情况下不建议用户接终端电阻，如果要接尽量选择较大的阻值同时与外接偏置电阻搭配使用。

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