RS485总线中偏置电阻与终端电阻详解

RS485是一种广泛应用于工业自动化和嵌入式系统中的差分总线标准，具有抗干扰能力强、通信距离远、多点通信等优势。

然而，为了保证总线的信号完整性和可靠的通信质量，必须合理配置偏置电阻和终端电阻。

1、偏置电阻的作用

偏置电阻用于为RS485总线上的A、B线设定默认的逻辑电平状态。

在总线空闲时，偏置电阻通过上拉和下拉方式为总线提供稳定的差分电压，以防止收发器误判逻辑状态。

其设置是否合理，直接影响系统的抗扰能力和信号质量。

2、终端电阻的作用

终端电阻的主要目的是：

1. 阻抗匹配：减少信号反射，特别是在通信速率较高或总线较长时。
2. 寄生电容泄放：为通信线缆上的寄生电容提供泄放路径。
3. 提高信号质量：减少总线信号的振荡和畸变。

3、案例分析：RSM485PHT自动收发模块

此次以RSM485PHT为例，该模块内置完整的DC-DC和信号隔离电路，具有良好的抗扰性和高可靠性，且支持自动收发功能，免除外部控制引脚的复杂设置。

其关键特性如下：

• 内置47kΩ的上拉和下拉偏置电阻。
• 收发器输入阻抗最小值为48kΩ。

硬件测试条件如下：

• 通信速率：500kbps。
• 节点数：总线上挂载6个通信节点。
• 总线长度：3米双绞线。

测试结果与分析

初始波形测量

在上述条件下抓取的波形显示，逻辑1的差分电压VAB约为1.60V。

理论计算中，考虑6个节点时，等效电阻为：

根据公式：

取VCC = 5.1V，计算得到VAB ≈ 1.72V，与实测的1.60V误差在可接受范围内。

逻辑1电平的调节

为提高总线的抗扰能力，将逻辑1的差分电压幅值从1.60V提升至3.5V左右。

根据上述公式，调整偏置电阻至R上 ≈ R下 ≈ 2.75kΩ，实际焊接时选用3.5kΩ偏置电阻。

实测波形显示，逻辑1的差分电压达到3.92V，高于预期值，且通信质量显著提升。

此时，偏置电阻引入的额外功耗为：

功耗增加在可接受范围内。

终端电阻的影响

在加入120Ω终端电阻后，等效电路的分压模型发生改变。

终端电阻与偏置电阻共同作用，导致总线逻辑1的差分电压下降至60mV，远低于收发器的识别门限（-200mV ~ +200mV），通信出现错误。

4、使用建议与总结

偏置电阻的选择

偏置电阻值需根据总线节点数量、输入阻抗和目标逻辑电平进行精确计算。

一般逻辑1的差分电压应调整在2.5V ~ 4.0V之间，以兼顾通信质量和抗扰能力。

终端电阻的配置

对于自动收发模块，通常不建议加入终端电阻，以避免电平过低导致通信失败。

在通信距离较长或速率较高的情况下，需要终端电阻时，可选用阻值稍大的电阻（如1kΩ ~ 10kΩ）以减少对逻辑电平的影响，同时结合偏置电阻进行优化。

信号优化措施

在总线逻辑电平不足时，通过外加小阻值偏置电阻调节差分电压。

总线系统设计中，应尽量避免逻辑1或逻辑0的差分电压幅值落入-200mV ~ +200mV范围，以确保稳定的通信质量。

通过合理设置偏置电阻和终端电阻，可以在不同应用场景下充分

发挥RS485总线的性能。