Аппаратное обеспечение

Регулирование нагрузки относится к изменению выходного напряжения при изменении тока нагрузки от минимального значения до максимального при неизменном входном напряжении, то есть к способности поддерживать стабильное выходное напряжение при постоянном изменении тока нагрузки. Это показатель установившегося состояния. Показатель регулирования нагрузки на выходе обычно выражается в мВ в спецификации LDO. Из определения видно, что чем меньше регулирование нагрузки, тем лучше. При резком изменении тока нагрузки, чем меньше изменение выходного напряжения, тем лучше характеристики LDO.В случае LDO-источников выходное напряжение различается при разных значениях тока нагрузки. Например, предположим, что ток нагрузки определенного LDO изменяется от 10 мА до 300 мА, тогда выходное напряжение изменяется от 3,3 В до 3,28 В, то есть при токе нагрузки 10 мА выходное напряжение составляет 3,3 В; при токе нагрузки 300 мА выходное напряжение составляет 3,28 В. Если выразить регулирование нагрузки в мВ, то это будет 3,3 В - 3,28 В = 0,02 В = 20 мВ. Это означает, что при токе нагрузки в диапазоне 10 мА - 300 мА максимальное изменение выходного напряжения не превышает 20 мВ.Выходные конденсаторы разных размеров имеют разную скорость стабилизации нагрузки. Чем больше выходной конденсатор, тем стабильнее будет выходное напряжение.На рисунке ниже, когда зеленый индикатор Iout внезапно возрастает, на выходе LDO наблюдается провал, который соответствует коэффициенту регулирования нагрузки.

Коэффициент подавления пульсаций источника питания (PSRR) — это отношение пульсаций входного напряжения к пульсациям выходного напряжения в децибелах (дБ), и его выражение выглядит следующим образом:Значение PSRR заключается в количественной оценке степени передачи изменений входной мощности на выход. Например, если PSRR определенной схемы составляет 60 дБ, то при каждом изменении входного напряжения питания на 1 В выходное напряжение будет колебаться всего на 1 мВ. Этот показатель особенно важен в аналоговых схемах (таких как операционные усилители, стабилизаторы напряжения), поскольку шум источника питания может напрямую приводить к искажению сигнала или ухудшению характеристик системы.Факторы, влияющие на коэффициент подавления синфазных помех (PSRR) источника питания LDO, связаны не только с частотой пульсаций, но и с током нагрузки, разностью входного и выходного напряжений, а также с емкостью выходного конденсатора. В частности, это проявляется в следующем: чем меньше падение напряжения, тем больше ток нагрузки, тем выше частота, и чем меньше емкость выходного конденсатора, тем ниже PSRR. Поэтому, когда требуется высокий коэффициент подавления синфазных помех, необходимо соответствующим образом увеличить разность напряжений, увеличить емкость выходного конденсатора и уменьшить ток нагрузки. На рисунке 1 показана принципиальная схема зависимости PSRR от частоты микросхемы источника питания AP2210 со сверхнизкой разностью падений напряжения. Из схемы видно, что на низких частотах PSRR может достигать 75 дБ.Рисунок 1. Зависимость коэффициента подавления пульсаций источника питания (PSRR) от частоты.Обычно LDO-источники питания обладают высоким коэффициентом подавления пульсаций источника питания (PSRR), поэтому пульсации на выходе низкие. Поэтому при проектировании схемы питания датчика, особенно датчика с аналоговым выходом, для обеспечения точности датчика обычно используют малошумный LDO-источник питания с малыми пульсациями. Пульсации на выходе импульсного источника питания велики и сильно зависят от величины нагрузки. С точки зрения эффективности, импульсный источник питания превосходит LDO-источники по КПД и имеет меньшее тепловыделение. Поэтому импульсные источники питания обычно используются в сочетании с LDO-источниками, а для подавления пульсаций на выходе используется высокое значение коэффициента подавления пульсаций источника питания LDO.

Для предотвращения случайного неправильного подключения входного кабеля питания и, как следствие, выхода блока питания из строя, на входе обычно требуется схема защиты от обратной полярности. Одновременно с этим, для обеспечения безопасного диапазона входного напряжения, необходимо также обеспечить защиту от перенапряжения.Схема, показанная на рисунке 1, реализует интегрированную функцию защиты от обратного подключения и защиты от перенапряжения.Функция защиты от перенапряжения анализируется следующим образом: Когда Vin напряжение находится в нормальном диапазоне входного напряжения, стабилизатор напряжения Z1 не выходит из строя в обратном направлении, ток через R2 и R3 практически равен нулю, Vbe Значение P1 транзистора равно 0, то есть PNP-транзистор не включен, и Vgs Напряжение на PMOS-транзисторе Q1 определяется делителем напряжения на резисторах R4 и R5. Если Vgs превышает порог проводимости, PMOS-транзистор включается, то есть источник питания работает нормально; когда входное напряжение Vin превышает нормальное входное напряжение, в этот момент Vin>Vbr, стабилизатор напряжения пробован, PNP-транзистор Q1 включен, VCE≈0, то есть Vgs Значение PMOS-транзистора ≈ 0, и PMOS-транзистор выключен, то есть обеспечивается защита от перенапряжения.Функция защиты от обратного подключения анализируется следующим образом: защита от обратного подключения на входе реализуется с помощью NMOS-транзистора Q2. Когда на положительный полюс источника питания подается напряжение Vin, напряжение на затворе Vgs В этот момент транзистор NMOS Q2 находится в высоком состоянии. Q2 включен, транзисторы Q1, нагрузка RL и Q2 образуют замкнутый контур, и схема работает нормально; при обратной полярности положительного полюса источника питания относительно отрицательного вывода Q2 выключается, весь контур размыкается, и схема перестает работать, выполняя функцию защиты от обратного подключения.

Для предотвращения случайного неправильного подключения входного кабеля питания и, как следствие, выхода блока питания из строя, на входе обычно требуется схема защиты от обратной полярности. Одновременно с этим, для обеспечения безопасного диапазона входного напряжения, необходимо также обеспечить защиту от перенапряжения.Схема, показанная на рисунке 1, реализует интегрированную функцию защиты от обратного подключения и защиты от перенапряжения.Функция защиты от перенапряжения анализируется следующим образом: когда Vin находится в нормальном диапазоне входного напряжения, стабилизатор напряжения Z1 не выходит из строя в обратном направлении, ток R2 и R3 практически равен 0, Vbe транзистора P1 равно 0, то есть PNP-транзистор не включен, а Vgs PMOS-транзистора Q1 определяется делителем напряжения резисторов R4 и R5. Vgs превышает порог проводимости, и PMOS-транзистор включается, то есть источник питания работает нормально; когда входное напряжение Vin превышает нормальное входное напряжение, в этот момент Vin > Vbr, стабилизатор напряжения выходит из строя, PNP-транзистор Q1 включается, VCE ≈ 0, то есть Vgs PMOS-транзистора ≈ 0, и PMOS-транзистор выключается, то есть достигается защита от перенапряжения.Функция защиты от обратного подключения анализируется следующим образом: защита от обратного подключения на входе реализуется с помощью NMOS-транзистора Q2. Когда на вход подается положительный полюс источника питания от Vin, напряжение на затворе NMOS-транзистора Q2 становится высоким. В это время Q2 включается, Q1, нагрузка RL и Q2 образуют замкнутый контур, и схема работает нормально; когда положительный полюс источника питания поменяется местами с отрицательным выводом, Q2 выключается, весь контур размыкается, и схема перестает работать, тем самым выполняя функцию защиты от обратного подключения. 

В соответствии с топологией двухпроводной схемы, силовой ток модулируется датчиком, а затем возвращается в схему сбора сигнала. Если выходная часть схемы не подвергается обработке, то в случае короткого замыкания датчика или неправильной работы конечного пользователя, вызывающей короткое замыкание, существует высокая вероятность повреждения питания или повреждения схемы сбора сигнала. Чтобы избежать этой ситуации, необходимо добавить в схему, обеспечивающую питание датчика напряжением 24 В, схему ограничения тока для ограничения тока в безопасном диапазоне (например, ниже 30 мА), чтобы предотвратить катастрофические сбои.Ниже представлена ​​схема защиты от ограничения тока, обеспечивающая подачу питания 24 В на датчик при проектировании схемы сбора данных через интерфейс 4-20 мА. Когда ток становится меньше предельного тока Imax, падение напряжения на резисторе R1 становится меньше напряжения проводимости Vbe транзистора P1. Резисторы R3 и R4 делят напряжение, создавая достаточную разность напряжений между истоком и затвором полевого транзистора Q1. В этот момент транзистор P1 отключается, и транзистор Q1 начинает проводить ток. Схема находится в нормальном рабочем состоянии.Когда ток превышает предельный ток Imax, падение напряжения на резисторе R1 становится больше напряжения проводимости Vbe транзистора P1. В этот момент транзистор P1 находится в проводящем состоянии. Входное напряжение подается непосредственно на затвор полевого транзистора Q1. В этот момент напряжения на истоке и затворе полевого транзистора Q1 приблизительно равны, что приводит к выключению полевого транзистора Q1 и отключению цепи, переводя схему в защитное состояние. Это предотвращает повреждение нагрузки чрезмерным током.Поскольку напряжение проводимости Vbe микросхемы MMBT2907A составляет приблизительно 0,7 В, а из соотношения Vbe/R1 = 25 мА следует, что предельный ток составляет приблизительно 25 мА. Если необходимо отрегулировать предельный ток, достаточно просто изменить значение сопротивления резистора R1.

Основная причина выбора двухполярного источника питания для датчиков заключается в обеспечении соответствия требованиям к целостности сигнала, условиям работы схемы и точности измерений. Это включает в себя следующие аспекты:1. Обработка двунаправленных сигналов (сигналов переменного тока)Некоторые датчики (например, датчики вибрации, звука и ускорения) выдают двунаправленные сигналы, то есть они колеблются выше и ниже нулевой точки отсчета (положительное и отрицательное напряжения). Если используется только один источник питания, сигнал отрицательной полуволны будет обрезан, что приведет к искажению. В этом случае использование источников питания с положительным и отрицательным напряжением (например, ±5 В, ±12 В) для обеспечения симметричных напряжений позволяет сигналу колебаться с центром в точке 0 В, сохраняя полную информацию положительной и отрицательной половин, чтобы избежать искажения сигнала.2. Требования к работе внутренней схемыВо многих датчиках для усиления или обработки сигнала используются операционные усилители или аналоговые схемы. Для работы этих устройств требуются положительные и отрицательные источники питания:Упрощенная схемотехника: в одноканальной системе питания при обработке сигналов переменного тока необходимо устанавливать «виртуальную землю», что вносит дополнительный шум и усложняет конструкцию. В то время как в источниках питания с положительным и отрицательным напряжением в качестве опорной точки используется «земля» (0 В), что исключает необходимость в дополнительных схемах смещения, упрощает конструкцию и снижает уровень шума.Максимизация динамического диапазона: Многие высокопроизводительные датчики и операционные усилители требуют двойного источника питания для полного использования диапазона входного/выходного сигнала, предотвращения нелинейных искажений и улучшения линейности и динамического диапазона системы.3. Защита от помех и подавление шума.Конструкция с двойным источником питания позволяет снизить уровень синфазных помех. Синфазные помехи — это разность напряжений между двумя сигнальными линиями и землей. Использование положительного и отрицательного источников питания эффективно снижает эту разность напряжений, тем самым уменьшая уровень синфазных помех, особенно в промышленных условиях; симметричное питание помогает улучшить отношение сигнал/шум.

1. Принцип работы и типы акселерометровАкселерометр — это распространённый тип датчика, способный измерять ускорение и угол наклона объектов, и широко используемый в промышленности, здравоохранении, спорте и других областях. Акселерометры обычно состоят из чувствительных элементов, схем обработки сигналов и интерфейсных схем и могут измерять ускорение объекта или обнаруживать изменения в состоянии движения, преобразуя эти данные в электрические сигналы для вывода.В настоящее время на рынке представлены два основных типа акселерометров: аналоговые и цифровые.Характерной чертой цифровых акселерометров является простота их интеграции с цифровыми системами. Однако иногда для достижения более высокой точности, снижения уровня шума и удовлетворения различных требований к динамическому отклику, а также для контроля затрат, мы склонны отдавать предпочтение акселерометрам с аналоговым выходом.На рисунке 1 показана схема обработки сигнала от типичного акселерометра с аналоговым выходом. Как правило, для улучшения интеграции и снижения затрат, выборка АЦП и цифровая фильтрация интегрируются во внутренний микроконтроллер или цифровой сигнальный процессор.   2. Разработка фильтра нижних частот для сглаживания перед АЦПДобавление фильтра нижних частот для подавления наложения спектров на входе АЦП (аналого-цифрового преобразователя) является важнейшим элементом проектирования системы дискретизации сигнала. Согласно теореме Найквиста, частота дискретизации АЦП fs должна быть как минимум вдвое больше самой высокой частоты fmax сигнала (т.е., fs ≥ 2fmax) для точного воспроизведения исходного сигнала без искажений. Если входной сигнал содержит компоненты с частотами, превышающими fs/2 (называемые частотой Найквиста), эти высокочастотные компоненты будут «встроены» в низкочастотный диапазон, образуя ложные сигналы (наложение спектров). Наложение спектров навсегда загрязняет полезный сигнал и не может быть устранено последующей обработкой. Фактический сигнал может содержать шум или бесполезные высокочастотные компоненты (такие как электромагнитные помехи, гармоники), которые могут превышать fs/2, и даже если сам входной сигнал имеет ограниченную полосу пропускания, процесс дискретизации АЦП (особенно дискретизация) будет вносить шум квантования. Фильтр нижних частот с сглаживанием позволяет уменьшить влияние высокочастотного шума. Фактически, фильтр нижних частот с сглаживанием представляет собой RC-фильтр (резистор-конденсатор), и его частота среза fc обычно устанавливается немного ниже fs/2, но немного выше эффективной полосы пропускания сигнала (например, для акселерометра с полосой пропускания 100 Гц fc выбирается равной 150 Гц), гарантируя, что проходят только сигналы с частотами ниже частоты Найквиста. Если частота тактового сигнала АЦП составляет 2 кГц, то частота среза fc должна быть установлена ​​не выше 1 кГц. Формула для расчета частоты среза fc: fc = 1/(2π×R×C). Использование фильтра нижних частот с сглаживанием позволяет уменьшить фоновый шум и тем самым улучшить разрешение акселерометра. Как правило, при проектировании полоса пропускания ограничивается самой низкой частотой, необходимой для приложения, чтобы максимизировать разрешение и динамический диапазон акселерометра.На практике, если используется ADI ADXL103 или ADXL203, внутренний фильтр нижних частот уже интегрирован. Частота среза (точка -3 дБ) определяется внешним конденсатором C, подключенным к выходному выводу, и только путем параллельного подключения конденсатора к выходному выводу и формирования фильтра нижних частот с внутренним выходным резистором можно достичь функций сглаживания и подавления шума. Схема реального применения показана на рисунке 2, а соответствующий ей fc = 5 мкФ/C.  3. Цифровая фильтрацияАналоговый сигнал проходит через фильтр нижних частот сглаживания и поступает в модуль АЦП. Под воздействием тактового сигнала дискретизации генерируется непрерывный поток данных. При этом данные неизбежно содержат шум. Для фильтрации шума необходимо использовать цифровую фильтрацию для обработки полученных данных. По сравнению с аналоговыми фильтрами, цифровые фильтры обычно имеют более стабильную частотную характеристику, могут точно подавлять внеполосные сигналы, обладают хорошей повторяемостью и могут быть реализованы как программно, так и с использованием аппаратного ускорения КИХ-фильтров (фильтров с конечной импульсной характеристикой) или БИХ-фильтров (фильтров с бесконечной импульсной характеристикой). Цифровая фильтрация может быть как программной, так и реализованной с использованием аппаратного ускорения КИХ- или БИХ-фильтров.Из-за высокого порядка КИХ-фильтров они потребляют больше вычислительных ресурсов и больше подходят для работы на цифровых сигнальных процессорах или высокопроизводительных микроконтроллерах. Выражение их разностного уравнения показано на следующем рисунке.  Для КИХ-фильтра нижних частот 120-го порядка с окном Кайзера затухание в полосе подавления обычно достигает более 60 дБ. По сравнению с БИХ-фильтрами, КИХ-фильтры имеют более широкую полосу перехода и большую групповую задержку, а их отклик в реальном времени не такой быстрый, как у БИХ-фильтров.Если вычислительные ресурсы на встроенной платформе ограничены или для получения более крутой полосы перехода, можно также использовать IIR-фильтры. По сравнению с FIR-фильтрами, IIR-фильтры обладают более высокой вычислительной эффективностью (могут достигать высокой производительности при более низких порядках), имеют нелинейные фазовые переходы и подходят для акселерометров, но могут быть нестабильными. Положения полюсов необходимо тщательно оптимизировать. Общее выражение разностного уравнения для IIR-фильтров показано на следующем рисунке. Эллиптический цифровой фильтр нижних частот IIR 4-го порядка обычно позволяет достичь ослабления в полосе заграждения более чем на 60 дБ при пульсациях в полосе пропускания 0,5 дБ.Иногда, для получения плавного выходного результата, выходные данные в пределах определенного окна вышеупомянутого фильтра подвергаются рекурсивной усредняющей фильтрации для уменьшения влияния шума. Дана последовательность сигналов x[n], содержащая N отсчетов, где n — индекс отсчета (от 0 до N-1). Скользящая усредняющая фильтрация выполняется путем скольжения окна фиксированной длины M по последовательности сигналов и вычисления среднего значения отсчетов внутри окна. Для каждой позиции k скользящего окна отфильтрованный выход y[k] может быть вычислен по следующей формуле: Размер M скользящего окна определяет степень сглаживания. Большее окно может более эффективно сглаживать сигнал, но может привести к задержке отклика; меньшее окно может быстрее реагировать на изменения сигнала, но эффект сглаживания может быть хуже. Обычно, когда частота дискретизации АЦП составляет 2000 Гц, M устанавливается равным 10.

Датчик с выходным напряжением обычно выдает напряжение в диапазоне 0-5 В или 0-10 В. Если мы решим не использовать внешний АЦП-преобразователь из-за соображений стоимости, а вместо этого будем считывать данные с АЦП-модуля внутри микроконтроллера, но поскольку диапазон напряжения АЦП в STM32 составляет 0-3,3 В, в этом случае нам потребуется схема считывания, показанная на рисунке ниже.На рисунке резисторы R1 и R2 образуют резисторный делитель напряжения, который преобразует входное напряжение в диапазоне от 0 до 5 В в диапазон напряжений приблизительно от 0 до 3 В. Последующий операционный усилитель с последовательным выходным напряжением (rail-to-rail) выполняет функцию согласования импедансов, изолируя датчик от модуля выборки АЦП и уменьшая затухание сигнала. Для предотвращения повреждения схемы модуля АЦП из-за перенапряжения и отрицательного напряжения, к источнику питания и земле добавлены диоды защиты от перенапряжения, обеспечивающие постоянное нахождение входного напряжения модуля АЦП в диапазоне от -0,7 В до 3,3 В + 0,7 В. Одновременно, для подавления влияния высокочастотного шума, перед выборкой АЦП необходимо добавить RC-фильтр нижних частот. Частота среза фильтра нижних частот должна быть выбрана в соответствии с полосой пропускания сигнала. Например, если полоса пропускания сигнала составляет 100 Гц, частоту среза можно установить на 100 Гц или немного выше, например, 1 кГц. Если R2 равно 1,5 кОм, а C1 равно 100 нФ, то частота среза fc приблизительно равна 1 кГц. 

Если связь между сенсорным модулем и пользовательской системой осуществляется с использованием методов UART, SPI или IO, то, как правило, уровень напряжения интерфейса сенсорного модуля составляет 3,3 В, а уровень напряжения пользовательской системы также равен 3,3 В. Обычно возможен прямой способ подключения. Однако, если уровень напряжения интерфейса пользовательской системы составляет 1,8 В или 5 В, то при взаимодействии модуля с однокристальной микрокомпьютерной системой для обмена данными из-за несоответствия уровней напряжения двух взаимодействующих сторон это может привести к сбою связи, обратному току, аномальному потреблению энергии, аномальному напряжению и другим проблемам. В данной статье будут рассмотрены несколько распространенных методов согласования уровней, и пользователи смогут выбрать подходящий в зависимости от конкретной ситуации.1. Используйте микросхемы преобразования уровней.Подайте два необходимых источника питания на обе стороны микросхемы преобразователя, а затем подключите необходимые входные и выходные сигналы преобразователя к входам и выходам микросхемы. Все компоненты преобразования выполняются внутри микросхемы. На следующем рисунке показана схема преобразования уровней с использованием SN74LVC2T45DCTR.Преимуществами этой схемы являются высокая скорость, отличные ходовые качества и простота использования. Недостатками являются относительно высокая стоимость.2. Преобразование уровней с использованием MOSFET или транзисторов.Как показано на рисунке ниже, это двунаправленная схема преобразования уровней.Для начала проанализируем ситуацию, когда данные передаются из напряжения 3,3 В в 5 В. Когда на выводе UART1_TX высокое напряжение, MOSFET Q1 находится в отсечке, а вывод UART2_RX подтянут к напряжению питания. Когда на выводе UART1_TX низкое напряжение, MOSFET Q1 проводит ток, и вывод UART2_RX подтягивается Q1 к низкому уровню напряжения, завершая преобразование уровней.Во-вторых, давайте проанализируем ситуацию, когда данные передаются из диапазона 5 В в 3,3 В. Когда на выводе UART2_TX высокое напряжение, MOSFET Q2 и диод в корпусе находятся в отсечке, а напряжение на выводе UART1_RX подтягивается к высокому уровню резистором R3. Когда UART2_TX выдает низкое напряжение, MOSFET не проводит ток, но диод в корпусе MOSFET понижает напряжение на выводе UART1_RX до низкого уровня. В этот момент Vgs становится больше напряжения включения, и MOSFET проводит ток, еще больше снижая напряжение на выводе UART1_RX.МОП-транзисторы также можно заменить транзисторами.Преимуществом этого решения является его низкая стоимость, а недостатком – то, что скорость передачи данных, как правило, не может превышать 400 кбит/с.3. Использование резисторов для деления напряжения с целью преобразования уровней.В этом решении используется только один тип компонентов — резисторы, как показано на рисунке ниже. Когда модуль уровня 3,3 В отправляет данные вправо, они проходят только через токоограничивающий резистор, и уровень на принимающей стороне клиента находится в допустимом диапазоне. Когда клиент уровня 5 В отправляет данные влево, он использует два резистора для деления напряжения, и напряжение на принимающей стороне слева составляет 5 В * 2 кОм / (1 кОм + 2 кОм) ≈ 3,3 В.Преимуществом этого решения является чрезвычайно низкая стоимость и удобство компоновки печатных плат. Недостатком является слабая управляющая способность и невозможность достижения очень высокой скорости. Как правило, скорость передачи данных, используемая таким образом, не превышает 100 кбит/с.

1. Принцип связи RS422:(1) Режим работы RS422: RS422 поддерживает полнодуплексный режим связи, то есть данные могут передаваться одновременно в обоих направлениях, то есть для отправки и приема используются две пары дифференциальных линий соответственно, что повышает эффективность и гибкость связи.(2) Уровень сигнала: RS422 использует дифференциальный сигнал для передачи данных, то есть для передачи данных используются две сигнальные линии (одна — положительная, другая — отрицательная). Он обладает высокой помехоустойчивостью и позволяет осуществлять связь на большие расстояния и с высокой скоростью. Стандарт уровня дифференциального сигнала следующий:① Передатчик: При передаче логической "1" разность напряжений между линиями A и B составляет от +2 В до +6 В; при передаче логического "0" разность напряжений между линиями A и B составляет от -2 В до -6 В.② Приемная сторона: Она способна распознавать дифференциальные напряжения до ±200 мВ. Когда напряжение линии А превышает напряжение линии В более чем на 200 мВ, это распознается как логическая «1»; когда напряжение линии А ниже напряжения линии В более чем на 200 мВ, это распознается как логический «0».(3) Дальность передачи: При скорости 115200 бод максимальная дальность передачи RS485 обычно составляет около 1200 метров. Обычно скорость передачи обратно пропорциональна дальности передачи, но фактическая дальность может варьироваться в зависимости от следующих факторов:① Качество линии передачи: Высококачественная экранированная витая пара позволяет уменьшить затухание сигнала и помехи, а также увеличить дальность передачи;② Электромагнитные помехи окружающей среды: Сильная электромагнитная помеха в окружающей среде сократит дальность передачи;③ Сопротивление согласования клемм: Правильная установка сопротивления клемм (обычно 120 Ом) может уменьшить отражение сигнала, обеспечить целостность сигнала и улучшить качество связи. Если требуется большая дальность, рассмотрите возможность снижения скорости передачи данных или использования ретранслятора.(4) Нагрузочная способность передатчика: Один драйвер RS422 может управлять до 10 приемниками.(5) Способ подключения согласующего резистора: RS422 можно подключать без согласующего резистора на коротких расстояниях (обычно не более 300 метров). При передаче на большие расстояния на приемном конце можно подключить резистор сопротивлением 120 Ом в качестве оконечного резистора. Оконечный резистор может поглощать отраженные волны в сети и эффективно усиливать мощность сигнала. (6)Защита цепи RS422 и подавление помех: Как правило, требуется защита от статического электричества (ESD), ограничение тока и подавление синфазных помех. Электрический принцип показан на рисунке ниже: Защита от статического электричества (ESD): Подключите TVS-диоды к земле на дифференциальных линиях A и B соответственно, чтобы предотвратить перекрестные помехи от статического электричества в последующей цепи и повреждение компонентов.Защита от ограничения тока: Подключите резистор с малым сопротивлением последовательно к дифференциальным линиям A и B, чтобы предотвратить короткое замыкание сигнальной линии или перегрузку по току, которые могут повредить микросхему интерфейса.Подавление синфазных помех: Подключите последовательно дроссели синфазного режима L1 и L2 к дифференциальным линиям A и B для подавления синфазных помех в линии и повышения помехоустойчивости системы. Диапазон выбора импеданса индуктора синфазного режима составляет 120 Ом/100 МГц ~ 2200 Ом/100 МГц, типичное значение — 1000 Ом/100 МГц.Передающая и принимающая дифференциальные линии A и B подключены к земле и конденсаторам для обеспечения низкоимпедансного обратного пути для подавления синфазных высокочастотных помех. Диапазон выбора значения емкости составляет 22 пФ~1000 пФ, типичное значение — 100 пФ.2. Меры предосторожности при использовании на месте:(1) Сигнальные линии RS422 нельзя прокладывать вместе с линиями сильного электропитания, и необходимо соблюдать принцип разделения сильного и слабого электричества.(2) Правильный способ подключения сигнальных и заземляющих линий: линии A и B передающего конца подключаются к линиям A и B принимающего конца, при этом также должна быть подключена заземляющая линия. В качестве заземляющей линии сигнальной линии может использоваться дополнительная неэкранированная витая пара или экранирующий слой экранированной витой пары. Шина RS422 должна быть надежно заземлена в одной точке, то есть на всей шине RS422 может быть заземлена только одна точка, а не несколько, поскольку причина заземления заключается в поддержании постоянного напряжения на заземляющем проводе (обычно в качестве заземляющего провода используется экранированный провод) для предотвращения синфазных помех. Если заземлено несколько точек, это будет контрпродуктивно.(3) Помехи сигнала вызывают нестабильную связь, и решения: Если на объекте иногда отсутствует связь, это может означать, что сигнал подвергается помехам, что влияет на непрерывность сигнала. Для этого требуется использование экранированных кабелей витой пары для передачи на большие расстояния, а на приемном терминале параллельно подключается согласующий резистор импеданса 120 Ом.(4) Выбор экранированного кабеля: Используйте обычные экранированные кабели витой пары категории 5e, т.е. сетевые кабели. 3. Типичные проблемы и решения в области связи по протоколу RS422: ПроблемаВозможная причинаРешениеСбой связиНеправильная строкаУбедитесь, что контакты A+ и B- подключены правильно. Потеря данныхРасстояние передачи слишком велико или скорость передачи слишком высокаУменьшите скорость передачи данных или используйте релейный усилитель.Серьезные помехи Электромагнитные помехи Используйте экранированную витую пару и обеспечьте хорошее заземление. Отражение сигналаНет соответствия клеммДобавить 120Ω клеммный резистор в конце шиныНарушение связи между несколькими устройствамиПревышение максимального количества приемных устройствУменьшите количество приемных терминалов или используйте RS-485.