Інтерфейси RS-485 дальнього радіусу дії
Більшість комп'ютерів в промисловому виконанні мають в своєму складі підсистему послідовного введення / виводу інформації на основі інтерфейсу RS-485. На великих підприємствах обладнання часто розташовується на відстані до 500 - 1200 метрів і більше від пульта управління диспетчера. Приклад віддаленого місця знаходження керівного органу ілюструє малюнок 1.
Мал. 1. Приклад віддаленого місця оператора
Мал. 2. Порівняння рівнів сигналів стандартів RS485 і SUPER485 (інтерфейсні мікросхеми серії SN65HVD2x)
Для передачі даних на дальні відстані з високими швидкостями передачі компанія Texas Instruments розробила спеціалізовані інтерфейсні мікросхеми серії SN65HVD2x, основні характеристики яких зведені в таблицю 1.
Таблиця 1. Основні параметри інтерфейсів RS485 серії SN65HVD2x
Найменування Допустима довжина лінії,
швидкодія, особливо * Кількість вузлів (макс.) SN65HVD20 до 50 м при 25 Мбіт / с до 64 SN65HVD21 до 150 м при 5 Мбіт / с (з обмеженням швидкості наростання напруги) до 256 SN65HVD22 до 1200 м при 500 кбіт / с (з обмеженням швидкості наростання напруги) до 256 SN65HVD23 до 160 м при 25 Мбіт / с (з корекцією АЧХ підсилювача на вході приймача) до 64 SN65HVD24 до 500 м при 3 Мбіт / с (з корекцією АЧХ підсилювача на вході приймача) до 256
* Параметри виміряні для кручений пари (кабель Belden 3105 A при джиттером 15%)
Для конкретної дистанції розробник може зробити оптимальний вибір між припустимою довжиною лінії передачі і швидкодією. Необхідно також пам'ятати і про максимально допустимому кількості вузлів тракту передачі. Підвищеної швидкодії при збільшеній довжині лінії можна домогтися за допомогою декількох відмінностей від стандартних інтерфейсних мікросхем RS-485:
- розширений діапазон вхідних / вихідних напруг (від -20 до 25 В на малюнку 2 для SUPER-485, від -7 до 12 В для стандарту RS-485),
- наявність у деяких мікросхем коректора АЧХ підсилювача на вході приймача.
З малюнка 3 видно, що для кручений пари довжиною 300 м вже на частоті 1 МГц загасання сигналу становить 10 дБ.
Мал. 3. Частотні характеристики кручений пари довжиною 300 м, коригуючого підсилювача і скоригованої лінії передачі
Внесення попередніх спотворень в області високих частот на передавальній стороні також дозволяє зменшити спотворення сигналу на виході лінії (див. Малюнок 4).
Мал. 4. Внесення спотворень на передавальній стороні і їх вплив на форму вихідного сигналу тракту передачі
Корекція частотної характеристики підсилювача на вході приймача додатково дозволяє поліпшити форму сигналу і підвищити швидкодію тракту передачі. Корекцію АЧХ вхідного підсилювача мають інтерфейси SN65HVD23 і SN65HVD24 (див. Таблицю 1). У деяких випадках для компенсації частотної характеристики лінії можна поставити активний фільтр на вході стандартної інтерфейсної мікросхеми. Практична схема такого рішення наведена на малюнку 5. Перевага цього методу - в можливості оптимального вибору резисторів і конденсаторів коригуючого підсилювача для конкретної довжини лінії передачі.
Мал. 5. Додатковий коригуючий підсилювач на вході стандартної інтерфейсної мікросхеми RS485
Мал. 6. Швидкість обміну / відстань інтерфейсів Texas Instruments серії SN65HVD2x
На малюнку 6 показані залежності швидкості передачі інтерфейсних мікросхем серії SN65HVD2x в залежності від довжини кабелю (кручений пари). Різноманітність цих мікросхем дозволяє зробити оптимальний вибір для конкретної довжини лінії і потрібної швидкості передачі інформації. Для найдовших відстаней підійде HVD22, для середніх дистанцій доцільно використовувати HVD24 і HVD21, для невеликих відстаней при високій швидкості передачі оптимальним вибором будуть HVD23 і HVD20. Необхідно відзначити, що при швидкостях обміну вище 500 кбіт / с рекомендується використовувати екрановані кручені пари.
Джиттер - один з параметрів оцінки якості передачі цифрового сигналу
Якість передачі цифрової інформації оцінюють за допомогою джиттера (Jitter). Джиттер - це тремтіння або швидкі коливання фази цифрового сигналу. Іншими словами, джиттер - це паразитна фазова модуляція форми цифрових імпульсів. Цифрові схеми працюють стабільно, поки коливання фази не досягнуть значної величини в порівнянні із загальною тривалістю імпульсів. Джиттер призводить до нестабільного спрацьовування компараторів АЦП або ключів ЦАП, що призводить до помилок перетворення сигналу. У першому наближенні можна вважати, що джиттер породжує додатковий шум і паразитні частотні складові, спотворюючи вихідний сигнал, особливо в високочастотної області. Візуальне уявлення про величину джиттера дає малюнок 7.
Мал. 7. Джиттер при різних швидкостях обміну для кручений пари довжиною 500 метрів
На малюнку 8а приведена формула для розрахунку джиттера. Інтервального одиницею називається проміжок часу, обернено пропорційний частоті передачі даних. Максимальний часовий зсув або амплітуда джиттера - це максимальне значення зміщення за часом (зазвичай вимірюється в наносекундах або пікосекунди). Велике значення джиттера може привести до втрати бітів і збою в роботі пристрою, якщо нічого не прийнято для корекції і усунення помилок.
Мал. 8а. Джиттер (Jitter) і його вимір
Мал. 8б. Джиттер для MAX485, 160 м, 25 Мбіт / с
Мал. 8в. Джиттер для SN65HVD23, 160 м, 25 Мбіт / с
З малюнків 8б і 8в видно, що при однакових відстанях і швидкостях обміну джиттер у SN65HVD23 значно менше, ніж у стандартного інтерфейсу MAX485.
Компанією Texas Instruments були проведені вимірювання швидкості передачі для інтерфейсів RS-485 дальнього радіусу дії серії SN65HVD2x. Результати вимірювань зведені в таблицю 2.
Таблиця 2. Результати вимірювань швидкодії для при різній довжині лінії
Довжина кабелю / швидкість передачі Без корекції АЧХ підсилювача на вході З корекцією АЧХ підсилювача на вході 150 м (кабель Belden 3105A), висока швидкість передачі 41 Мбіт / с (SN65HVD20) 73 Мбіт / с (SN65HVD23) 500 м (кабель Belden 3105A), середня швидкість передачі 5 Мбіт / с (SN65HVD21) 17 Мбіт / с (SN65HVD24)
З таблиці 2 добре видно, що при однаковій довжині лінії для інтерфейсних мікросхем з корекцією АЧХ вхідного підсилювача швидкість передачі істотно вище. Використання ІС-серії SNHVD2x від Texas Instruments дозволяє значно підвищити стійкість перед перешкодами тракту передачі при збільшенні пропускної спроможності і дистанції між передавачами і приймачами.
Детальну інформацію про інтерфейси SUPER-485 можна знайти на сайті виробника http://www.ti.com/ .
З питань отримання технічної інформації, замовлення зразків і постачання звертайтеся в компанію КОМПЕЛ. Е-mail: [email protected] .
Нові Двокаскадні струмові датчики
Компанія Texas Instruments представила два струмових датчика з діапазоном синфазних вхідних напруг від -16 В до 80 В. INA270 і INA271 мають двохкаскадний архітектуру і призначені для застосування в ланцюгах, де необхідна фільтрація вхідного сигналу.
Для вирішення проблем, що виникають при вимірі малих падінь напруги на шунт, в присутності високого синфазного напруги, між каскадами INA270 і INA271 можуть бути включені фільтруючі ланцюга для підтримки Буферізірованний напруги на виході. В результаті, при управлінні АЦП або нізкоімпеданснимі навантаженнями, застосування додаткових підсилювачів не потрібно.
Діапазон синфазних напруг на вході INA270 і INA271 становить від -16 В (зворотна напруга автомобільної батареї) до напружень при короткочасних перевантаженнях +80 В. При цьому діапазон напруг живлення приладів від одиночного джерела від +2,7 В до +18 В.
Пристрої відрізняються високою точністю (максимальна похибка не більше 3% у всьому температурному діапазоні), широкою смугою (130 кГц), низьким струмом спокою (максимум 900 мкА) і розширеним температурним діапазоном -40 ... 125 ° С. Доступні коефіцієнти підсилення: 14 для INA270 і 20 для INA271. Обидва прилади можуть застосовуватися також в телекомунікаційному обладнанні, портативних комп'ютерах, паяльних станціях, вимірювальних і випробувальних системах.
Про компанію Texas Instruments
В середині 2001 р компанії Texas Instruments і КОМПЕЛ уклали офіційну дистриб'юторську угоду, яке стало результатом тривалої і успішної роботи КОМПЕЛ в якості офіційного дистриб'ютора фірми Burr-Brown. (Як відомо, Burr-Brown увійшла до складу TI так само, як і компанії Unitrode, Power Trend і Klixon). З цього часу компанія КОМПЕЛ отримала доступ до постачання всієї номенклатури вироблених компанією TI компонентів, технологій та налагоджувальних засобів, а також ... читати далі