RS-485總線是一種常用的差分信號(hào)傳輸方式，它具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、節(jié)點(diǎn)數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。但在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)遇到遠(yuǎn)距離RS-485設(shè)備通信異常的情況，比較常用的解決方式是去檢查RS-485設(shè)備總線上是否增加了終端電阻。有些情況下不加也可以用，這是為什么呢？就讓我們來了解一下RS-485總線上的終端電阻有何作用。

終端電阻的作用

高頻信號(hào)傳輸時(shí)，信號(hào)波長相對(duì)傳輸線較短，信號(hào)在傳輸線終端會(huì)形成反射波，干擾原信號(hào)，所以需要在傳輸線末端加終端電阻，使信號(hào)到達(dá)傳輸線末端后不反射。對(duì)于低頻信號(hào)則不用。在長線信號(hào)傳輸時(shí)，一般為了避免信號(hào)的反射和回波，也需要在接收端接入終端匹配電阻。

對(duì)于RS-485總線而言，終端電阻可以匹配通信線的特性阻抗，防止信號(hào)反射，提高信號(hào)質(zhì)量。在組建RS-485總線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通常使用特性阻抗為120Ω的屏蔽雙絞線，由于RS-485收發(fā)器輸入阻抗一般較高，達(dá)到近百KΩ，在信號(hào)傳輸?shù)娇偩€末端時(shí)由于受到的瞬時(shí)阻抗發(fā)生突變，阻抗由120Ω變?yōu)榻貹Ω，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生反射，影響信號(hào)的質(zhì)量。

這種阻抗變化引起的信號(hào)反射與通信的信號(hào)頻率及信號(hào)線長度都有關(guān)系。在一個(gè)沒有加終端電阻的總線長度在1M以下的總線上，通信速率在9600Kbps時(shí)，485通信幾乎不會(huì)有異常。然而當(dāng)我們提高通信速率后，隨著通信速率的提高，通信的數(shù)據(jù)會(huì)開始出現(xiàn)亂碼。這時(shí)我們用示波器去測量AB線信號(hào)會(huì)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)AB線上電壓波形已經(jīng)不是方波，更偏向于正弦波。這種波形已經(jīng)不能讓接收器正確輸出發(fā)送器傳出的信號(hào)。

終端電阻帶來的問題

終端電阻雖然可以提高信號(hào)質(zhì)量，但也具有以下幾個(gè)問題：

①降低驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值

RS-485總線上的負(fù)載越大，RS-485收發(fā)器輸出差分電壓幅值越低，由于RS-485接收器是通過AB線上電壓差來判斷傳輸?shù)男盘?hào)，這個(gè)電壓有一個(gè)閾值±200mV，低于這個(gè)電壓后就無法判斷數(shù)據(jù)。

②增大通信線上的壓降

增加終端電阻使通信線纜上的電流增大，產(chǎn)生了較大的電壓損耗，線纜越長到達(dá)接收端的電壓差越小，從而影響通信數(shù)據(jù)。

③增大收發(fā)器的功耗

RS-485發(fā)送器在發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中會(huì)驅(qū)動(dòng)AB端電壓差超過±200mV，總線上負(fù)載越大，就會(huì)使發(fā)送器消耗的功率變大。

什么時(shí)候需要加終端電阻？

①通信速度低或者通信距離近的情況下，建議不加終端電阻

通信速度低或者通信總線短的情況下，信號(hào)反射對(duì)通信信號(hào)的影響不大，而且不加終端電阻可以降低功耗，并且通過加較大上下拉電阻值即可保證RS-485總線空閑時(shí)具有較高的差分電壓幅值，提高了通信的可靠性。

②通信距離較長且通信速度較快，對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求較高的情況

由于RS-485總線隨著傳輸距離的延長，會(huì)產(chǎn)生回波反射信號(hào)，此時(shí)可以增加終端電阻，防止阻抗突變引起的信號(hào)反射問題，提高信號(hào)質(zhì)量，但需要確保在總線空閑時(shí)總線的差分電壓不處于門限電平范圍內(nèi)。RS-485標(biāo)準(zhǔn)建議線纜的特性阻抗Z0=120Ω，通常通信線的首末尾處終端各匹配一個(gè)120Ω的電阻。

③對(duì)功耗有要求且通信距離較長的情況

一般在一個(gè)位的中間時(shí)間對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，由于低通信速度的情況下，每一個(gè)位的時(shí)間較長，所以在到達(dá)采樣點(diǎn)時(shí)反射信號(hào)已被消耗掉，對(duì)通信已無影響。

所以對(duì)RS-485的收發(fā)器功耗有較高要求且通信距離較長的應(yīng)用，應(yīng)適當(dāng)降低通信的速度。