原创 采用ADM2483的隔离RS-485中继器设计

　　EDN博客精华文章  作者：jerrymiao

　　在工业控制等环境中，常会有电气噪声干扰传输线路。RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力，且设备简单，价格低廉，能够进行长距离通信，因而得到了广泛的运用。但由于双绞线上的电平损耗，使得RS-485收发器的最大传输距离约为1200m，要进行更远距离的传输则需要使用中继器。

　　本设计电路简单，能适应不同的波特率，且能够自动收发及信号隔离保护。其具体电路如下图所示。

点击看原图

图1，采用ADM2483构成的隔离RS-485中继器

　　本设计中采用了ADI公司基于iCoupler磁耦隔离技术的RS-485收发器——ADM2483，该芯片内部集成有三路数字信号隔离通道以及一个低功耗RS-485收发器。该芯片是本方案实现隔离的关键。ADM2483隔离电压为2.5KV，信号传输速率500Kbps，总线可挂载256个节点。

　　硬件电路

　　ADM2483是隔离RS-485收发器，因此需要隔离电源模块供电，这里我们选用5V输入，5V输出的电源隔离模块为485中继器两边电路供电。其中，ADM2483的逻辑输入端与ADM4851方向的电路使用同一5V电源VDD1，ADM2483的总线端使用隔离电源模块输出的5V电源VDD2，两边电路不可共地，以保证电路的隔离。

　　RS-485信号的收发由74HC123控制，74HC123，非触发状态下Q端是低电平，两个RS-485收发器都处于接收状态。

　　RS-485收发器的空闲状态是高电平，在任一方RS-485接收器收到数据时，起始位的从1到0的变化触发单稳振荡器的Q端变为高电平，使另一方的485中的发送器处于工作状态；同时，74HC123的复位端的低电平清除另一振荡器的Q端，保证接收数据的RS-485中发送器处于关闭状态，消除了同时向相反方向传输数据的可能性。

　　由于此设计只有在传输低电平数据位时，输出端RS-485收发器的输出使能才打开，并输出低电平。当传输高电平数据位时，输出端RS-485收发器的输出使能关闭，RS-485收发器的输出状态为高阻。因此，在RS-485收发器的总线端需加上拉、下拉电阻和匹配电阻构成的偏置电路，当输出为高阻状态时，在匹配电阻上形成表示高电平的差分信号输出。

　　当中继器处于空闲状态时，中继器两端的收发器均处于接收状态。为保证数据传输的正确和较高的速度，应调整外接的R、C数值，使产生的脉冲宽度略大于1个字节的数据传输时间。

　　电阻、电容

　　考虑到电路的特殊情况，如其中一分节点485收发器被击穿短路，为防止总线中其它分节点的通信收到影响，在485收发器的输出端串联了R1、R2、R6、R7四个20欧左右的电阻。这样本机的硬件故障就不会使整个总线通信受到影响。

　　R4、R9为485双绞线的终端匹配电阻，典型值约为120欧，加入终端匹配电阻，以减少线路上传输信号的反射。

　　由于485收发器采用差分信号传输，为了确保输出信号的确定性，则需要在485收发器的输出端加入上拉及下拉电阻。R3、R8为上拉电阻，R5、R10为下拉电阻。

　　R15为PV引脚的上拉电阻，PV脚是ADM2483的电源监控脚，当此引脚电平高于2.0V，芯片工作，低于2.0V时，芯片不工作。此引脚可外接电源监控芯片，若不使用，则可接10K的上拉电阻保持高电平。

　　电容C3、C4为ADM2483的去耦电容。

　　在74HC123电路中，R12、R14用来确定触发输入脚A的输入状态。R11、C1及R13、C2组成的RC电路，用来调整此隔离型485中继器的传输速率。

　　此电路为隔离型485中继器的参考设计电路，具体的应用可根据需要修改调整。

　　此文章由ADuM磁隔离芯片技术支持撰写！如有纰漏之处还望大家批评指正！