[参考译文] 具有快速空闲总线失效防护检测功能的10M-50m 咬接速率 RS485收发器

达尼洛

最近发布的10M-50Mbps RS-485收发器包括：THVD1550、THVD1450、THVD1520、THVD1450和 THVD1429。 BTW、这 篇 e2e 文章 提供了有关更多新器件的详细信息。

您对 TI 器件的失效防护功能是正确的-它用于检测故障条件(开路、空闲、短路)并在 R (引脚1)上生成恒定高电平。 此 应用手册 讨论了详细信息。 基本上、上面列出的大多数器件具有相同的机制(-20mV 至-200mV RX 通孔)。  

您能否详细说明您的应用中快速空闲检测的用途？ 您希望响应速度有多快？ 实际上、接收器传播延迟可能为几百 ns。 我认为时间限制更多的是输入(总线)信号、而不是器件的运行。   

此致、

您好 Hao、

感谢您的回答。 根据我们的客户、

首先、我想清楚一些事情(对我来说)。  

由于我没有从您的数据表中找到失效防护开关特性信息(唯一的例外是显示250us 的65HVD2x)，我实际上不知道您的器件失效防护信号开关的速度有多快， 但我注意到，Maxim 的大多数设备都以10us 的速度进行切换，因此我主观地假设您的设备也以大约几微秒的时间进行切换。

现在、借此机会、如果您能让我清楚地了解以下问题、那将会很棒：

1. 您的器件失效防护信号开关特性是什么、尤其是空闲总线信号？  我知道，从最后一次驱动发送器停止驱动到每个节点的接收器输入信号稳定，总线传播时间是总线传播时间，我所说的是从接收器输入信号达到失效防护阈值到接收器输出的切换时间。
2. 您是否在接收器输入与其失效防护信号链输出之间增加任何延迟时间？  我相信 Maxim 确实会增加延迟、因为除非内部增加了一个较大的 RC 电路、否则没有 IC 具有如此缓慢的特性。  
3. 根据接收器的内部偏置电路(如所连接的65HVD1176)， 当总线空闲时，接收器差分输入(VA-VB)应介于1mV 和30-50mV 之间，具体取决于总线上连接的节点(相同接收器)数量。 该空闲总线接收器输入远高于 VTH+阈值(通常为-20mV)，因此理论上，如果不添加延迟电路，接收器将在正常电路传播后产生逻辑高电平输出(这就像总线由所有节点接收器的内部偏置电路驱动)。  我的问题是、  您是否具有单独的失效防护检测电路、例如当输入介于200mV 和-200mV 之间时添加延迟、当输入>+200mV 或>-200mV 直向且未添加延迟时？   如果添加了延迟电路、延迟时间内的接收器逻辑输出是多少？  

 Maxim 在 https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/3/3662.html 上就并行失效防护电路进行了有趣的讨论、仅供您参考 

现在、回到您的问题。

众所周知、RS485只是一种物理层规范、 在 RS485的基础上、系统设计人员可以根据特定应用需求自由设计和实施自己的数据链路层协议方案。 PROFIBUS 为工业过程应用提供了一个很好的示例。 同时、我还在研究是否可能在机器人行业等某些高速要求严苛的应用中使用 RS485。

在典型的多点 RS485网络中、任何想要发送数据的节点都必须确保总线上的最后一个发送节点驱动程序已被禁用、有两种方法可以确保这一点、一种是使用起始/停止位或字节、另一种方法是依赖并监控总线空闲信号。  

考虑到总线空闲为故障，并结合总线开路/短路，因为接收器数据通道的失效防护信号和输出概念似乎来自 Profibus， 我不知道为什么为所谓的“失效防护”信号增加/需要延迟时间，  但我还记得 Profibus 使用开始/停止位、并且不使用总线空闲信号作为总线驱动器的移交用途。   

无论如何、我很难弄清为什么所有信号都增加了失效防护信号的延迟时间。

我认为：

首先、作为 RS485收发器制造商、在没有任何延迟的情况下、应至少将其设计为变体、而不是所有产品都遵循相同的规则。  我知道 PROFIBUS 在 RS485收发器的市场中占有很大份额，但通过增加所有设备的延迟，系统设计人员就可以自由地探索其他应用，并迫使人们坚持使用 Profibus。  这也将限制/限制复仇者拥有的商业机会。

其次、对于50-100Mbs 类型的数据速率收发器、 微秒级延迟太长、无法视为可接受、因为几微秒是完全发送消息的时间、因此高速数据链路层协议不允许物理层上的微秒级延迟、 尤其是人为延迟。

第三、 对扩展器/中继器的需求也需要具有快速总线空闲信号的接收器。 想象一下、在我的环境中、50Mbs 数据速率总线仅适用于30米、但我的应用需要60米的通信、我可以做的是将60米的总线分为两段 A 和 B、每段30米、 我需要在 A 段和 B 段之间实现物理层扩展器、但 这种扩展器必须在两个方向上将总线空闲信号从一个段传输到另一个段、并且除了电缆传播延迟之外、没有额外的延迟。  

简而言之，为了使系统设计人员能够在 RS485的基础上探索其它数据链路层协议，同时满足当今的50-100Mbs 数据速率 RS485应用的需要，总线空闲信号始终是快速(尽可能快)的，重要的是，具有独立的总线空闲信号输出将是一种不错的选择 (与接收器的数据输出分离)，采用10引脚或14引脚封装。  

我希望我清楚地表达我的观点，但如果我不这样做，请告诉我。

此致、

Danilo  

达尼洛

感谢您对系统设计的详细描述、这对我来说非常有用。 为了让我们进入同一页面、您能给我介绍几个 TI RS-485、其中包含失效防护开关时间(SN65HVD2x 除外)吗？  SN65HVD2x 是一种不常见的 RS-485系列、集成了均衡功能。 因此、由于信号完整性(抖动)的目的、这些器件的接收器阈值不能是非对称的。 您可以通过函数方框图(第10.2节)了解失效防护实现。 另一个特殊系列是 THVD24x0、它可以检测时域中的失效防护(第8.3.5节)。 正如我所知、除了这两个系列之外、大多数新发布的 TI RS-485通过改变 RX 阈值来实现失效防护。 回到您的问题、大多数器件在接收器路径中没有额外的延迟、因此失效防护开关时间与接收器传播延迟相同。 特别是 SNx5HVD1176只有一个阈值为-20mV 至-200mV 的检测电路、这意味着它不会与电路进行+200mV 的比较。 我希望我的答复能有所帮助。 如果您有任何其他问题、请告诉我。 BTW、您共享的应用手册适用于 LVDS、它与 RS-485有一定相似性(如差分信号)、但具有一些不同的方面(幅值更小、数据速率更高)。     

您好 Hao、

以下是我们客户的反馈。

感谢您和您的产品专家的回复。  

我很高兴听到 TI 没有为故障安全信号添加任何延迟。

根据您的解释、我将了解 TI 既没有单独的失效防护检测电路、也没有单独的信号路径、 TI 在数据路径中仅将逻辑高电平阈值从+200mV 更改为-20mV、这意味着失效防护输入将被视为逻辑高电平数据输入、传播延迟与数据信号相同。   这使我有信心在我的项目中试用 TI 的产品并作出确认。  

同时、正如我之前所说的、作为系统设计人员、我希望产品具有独立的空闲信号检测电路和数据信号路径的输出、这将为系统设计人员提供最大的自由度和灵活性。  我认为 Maxim 的并行检测是一个好主意，虽然设计是针对 LVDS 的，但原理是相同的，可以轻松实现。 它通过消除无源电阻器偏置网络在数据路径上保持原始 RS485阈值(+200mV 和-200mV)、还具有独立的失效防护/空闲阈值和输出(通过使用数据路径移除 OR 门)。  对于系统设计人员设计其自己的数据链路层协议而言、这将是一个非常有用的产品。  

最后，我建议 TI 在数据表中提供故障安全信号的开关特性数据，这将使事情变得清晰，用户将确切了解故障安全信号在 TI 产品中的工作原理。

此致、

Danilo