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终端电阻的使用方法及作用

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终端精密电阻,是一种电子信息在传输过程中遇到的阻碍。

高频信号传输时,信号波长相对传输线较短,信号在传输线终端会形成反射波,干扰原信号,所以需要在传输线末端加终端精密电阻,使信号到达传输线末端后不反射。对于低频信号则不用。在长线信号传输时,一般为了避免信号的反射和回波,也需要在接收端接入终端匹配精密电阻。

其终端匹配精密电阻值取决于电缆的阻抗特性,与电缆的长度无关。RS-485/RS-422 一般采用双绞线(屏蔽或非屏蔽)连接,终端精密电阻一般介于100至140Ω之间,典型值为120Ω。在实际配置时,在电缆的两个终端节点上,即最近端和最远端,各接入一个终端精密电阻,而处于中间部分的节点则不能接入终端精密电阻,否则将导致通讯出错。

终端精密电阻的使用方法

插头与终端精密电阻在Profibus通讯中有着非常重要的作用,它们使用起来非常简单,没有很多复杂的设置;但是正是由于使用简单,使得很多工程师在使用当中忽略了一些细节,导致很多通讯问题。

终端精密电阻的使用方法及作用

图1Profibus插头结构

这是常见的Profibus插头,如果我们有A、B两个站点要做Profibus通讯,应该如何连接插头呢?因为总线上只有两个站,显然终端精密电阻都要打到ON位置。那么插头上的接线是否要一进一出呢。

终端精密电阻的使用方法及作用

图2 两个DP站点的连接

正确的做法是两个插头都连接进线端。因为终端精密电阻与插头的出线端是2选1的。终端精密电阻打ON,进线端连接终端精密电阻,断开与出线端的连接;终端精密电阻打OFF,进线端断开与终端精密电阻的连接,连接出线端。

2常见的Profibus总线连接

终端精密电阻的使用方法及作用

图3 主站在总线一端点

图3所示的是一般的Profibus总线连接方法,主站位于总线的一端,终端精密电阻打ON。 然后依次连接后面的站点,中间的站点终端精密电阻打OFF,最后面的站点终端精密电阻打ON

终端精密电阻的使用方法及作用

图3 主站在总线一端点

图3所示的是一般的Profibus总线连接方法,主站位于总线的一端,终端精密电阻打ON。 然后依次连接后面的站点,中间的站点终端精密电阻打OFF,最后面的站点终端精密电阻打ON。

图4 主站在总线中间

有时候由于现场设备分布的原因,主站也可以安装在Profibus总线的中间,具体做法如图4所示。 终端精密电阻打ON的设备不能断电,如图5所示Profibus插头上除了220欧的终端精密电阻以外还有两个390欧的偏置精密电阻,并且偏置精密电阻上必须连接电源。

终端精密电阻的使用方法及作用

图5 终端精密电阻和偏置精密电阻

如果终端设备需要经常断电维护,或者终端设备只有接线端子而没有9针D型插座,就需要使用有源终端模块作为Profibus总线的终端(6ES7 972-0DA00-0AA0)。

终端精密电阻的使用方法及作用

图6 Profibus有源终端模块

如果Profibus电缆不够长,需要把两根电缆接起来,不能简单的把两根铜芯拧起来,因为这样会破坏电缆的特征阻抗,可能会导致通讯问题。最好使用图7中的接头来连接两根需要接起来的电缆。

终端精密电阻的使用方法及作用

图7 Profibus连接接头

3 RS485中继器的终端精密电阻使用方法

Profibus通讯电缆的最大长度取决于通讯的波特率,如果电缆超过了所能通讯的最大长度,就需要使用RS485中继器来延长通讯距离。 表1 总线长度与传输速率的关系

终端精密电阻的使用方法及作用

中继器上有接线端子,Profibus电缆可直接连接到端子上。另外中继器上也配有终端精密电阻。其用法与电缆插头相同。

终端精密电阻的使用方法及作用

图8 1网段只有进线,2网段有进线出线

终端精密电阻的使用方法及作用

图9 1网段只有进线,2网段只有进线

终端精密电阻的使用方法及作用

图10 1网段有进线出线,2网段有进线出线

4 OLM上插头终端精密电阻使用方法

如果现场设备通讯距离较远,或者现场电磁干扰严重,可以使用OLM把电信号转化成光信号,使用光缆来传输信号。OLM上有RS485电气接口,需要使用Profibus插头来连接电缆。并且OLM电气接口不论连接主站还是从站,接法都一样。

终端精密电阻的使用方法及作用

图11 1网段只有进线,2网段只有进线

终端精密电阻的使用方法及作用

图12 1网段有进线出线,2网段只有进线

终端精密电阻的使用方法及作用

图13 1网段有进线出线,2网段有进线出线

对于只有一个RS485接口的OLM,可认为只有1网段,接法相同。

5 DP/DP coupler上插头终端精密电阻使用方法

两个DP主站可以使用DP/DP coupler来传输数据。DP/DP coupler上有两个RS485接口,连接方法与OLM相同。

终端精密电阻的使用方法及作用

图14 1网段只有进线,2网段只有进线

终端精密电阻的使用方法及作用

图15 1网段只有进线,2网段有进线出线

终端精密电阻的使用方法及作用

图16 1网段有进线出线,2网段有进线出线

终端精密电阻的作用

CAN是多主传输,为了消除短路现象,其CANH和CANL电平的性质是不一样的,如CANH的两种逻辑状态为高电平和高阻状态,CANL的两种逻辑状态为低电平和高阻,高阻状态其实电平是不确的,因此在差分传输的CAN总线中,匹配精密电阻不仅作为匹配用还起降低CANH与CANL回路中阻抗的作用,使CANH和CANL具有确定的电平,所以在调CAN时,即使线再短也需要加在CANH与CANL之间加一个精密电阻的原因,此时这个精密电阻并不起匹配作用。

防止信号反射,就像回音样干扰通讯。 相当于终端精密电阻是个用电器。

设计有线电视的时候经常会用到终端精密电阻,然而你知道它的作用以及原理吗?

终端精密电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中,有两种信号因导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。

阻抗不连续,信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有,信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法,就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端精密电阻,使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的,因此,在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端精密电阻。

引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射,主要表现在通讯线路处在空闲方式时,整个网络数据混乱。

要减弱反射信号对通讯线路的影响,通常采用噪声抑制和加偏置精密电阻的方法。在实际应用中,对于比较小的反射信号,为简单方便,经常采用加偏置精密电阻的方法。

终端精密电阻的作用:

1:阻抗匹配,匹配信号源和传输线之间的阻抗,极少反射,避免振荡。

2:减少噪声,降低辐射,防止过冲。在串联应用情况下,串联的终端精密电阻和信号线的分布电容以及

后级电路的输入电容组成RC滤波器,消弱信号边沿的陡峭程度,防止过冲。

无论是RS485、CAN总线、USB。都是需要加终端精密电阻进行阻抗匹配的,许多工程师对终端精密电阻的理解不是很清楚,甚至因为程序上能正常通讯,所以就索性省去了终端精密电阻。这样带来很大的隐患,通讯时好时坏,通常是去检查时没有问题,而回到家一睡觉,现场就出问题了,呵呵。所以终端精密电阻还是很有作用的,可是如果讲理论,又是长篇大论,这里就用波形来说明问题。

1.未加终端精密电阻的波形(还是可以通讯的) 2.加上终端精密电阻的波形(通讯稳定性增强)