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[参考译文] THVD1550：RS485信号衰减

admin
Guru**** 1646690 points
Other Parts Discussed in Thread: THVD1550, SN65HVD24, THVD1450
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/798931/thvd1550-rs485-signal-attenuation

器件型号：THVD1550
主题中讨论的其他器件： SN65HVD24、 THVD1450、冲击

你(们)好

我们有一个项目、在该项目中、我们尝试在两个节点之间进行通信、最坏情况下的距离为1000m。 我们使用 Cat5e 电缆、需要500kbps 的通信速度。  

我们来看看 THVD1550在这个用例中的使用情况。  

 从 THVD1550中的第7.7节中、400ns 的上升时间为我提供了875KHz 的信号带宽。

 2、Cat5e 电缆在850Khz 时的衰减约为2dB/100m。 因此、对于1000m、衰减将为~ 20dB。  

http://www.interfacebus.com/24AWG_Attenuation-vs-Frequency.html

 3.从第7.6节中可以看到 THVD1550驱动器的差分电压为2.7V。 6dB 衰减将使电压减半。 对于20dB、我们至少要将其暂停3次。  

因此、1000m 末尾的电压将为~ 337mV。 Cat5e 具有100欧姆的特性阻抗、因此如果我使用100欧姆电阻端接线路以避免反射、我将再次将我的电压减半以获得168.5mV

 4. THVD1550接收器的灵敏度为200mV。 因此、该设计在1000m 的距离内不起作用。  

我对上述数学的理解是否正确？  

我有一个后续问题是关于以下 TI 文档 w.r.t THVD1550

应用报告 SLLA375

第4.3节(差分接收器输入)的眼图未显示由于 Cat5e 电缆上的信号丢失而导致的任何信号损失。 为什么是这样？ 2Mbps 时的3000ft 信号振幅约为2V 峰峰值非常难以相信。 图像的振幅似乎为1V/div。  

此外、从表1中可以看出、2Mbps 时为3000ft、抖动为73.28%、眼图显示抖动为5%、因此似乎存在拼写错误或我缺少关键内容。 希望有人能消除我的困惑。  

谢谢

Raghu

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    TI__Guru**** 1646690 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
    您好 Raghu、

    我认为您的分析是一个非常好的起点。 (我在这里说的是"起点"、因为在没有某种测试的情况下、很难找到这类问题的答案。) 我认为您可能高估了损耗-根据数据的最大切换速率(500kbps 数据流为250kHz)评估插入损耗可能更有意义 而不是保持输出转换时间所需的全信号带宽。

    我仔细检查了您提到的应用手册中的数字、我认为我们需要更正一些拼写错误。 图23和24显示了400kbps、图25和26显示了~600kbps、图27和28显示了1Mbps。 感谢您的关注-我将与我们的文档团队合作进行更正。

    基于这些结果、我希望 THVD1550能够在500kbps 的1000m CAT5e 上正常工作。 当然、测试的电缆是"典型"电缆、可能与 CAT5e 的最坏情况下允许的损耗限值不一致、因此您可能需要仔细检查您计划使用的电缆的损耗。

    请注意、您还可以执行一些操作来提高性能。 例如、如果您希望改善垂直眼图、可以考虑 THVD1450器件(在 VCC = 5V 时、该器件可提供比 THVD1550更大的输出差分幅度)。 如果您希望改善水平眼图张开度、则可以引入均衡。 这被设计成一些专用收发器(如 SN65HVD24)、但也可在外部实现-请参阅此参考设计以了解一个示例：

    www.ti.com/.../TIDA-00790

    如果您有进一步的问题或这种问题不清楚、请告诉我。

    此致、
    最大
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    TI__Guru**** 1646690 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
    您好、Max
    感谢你的答复。 感谢您提供的有关提高视力的提示。
    但衰减又如何呢？ 我担心衰减、因为我之前执行的分析是在20°C 时进行的。 我们的安装将在炎热的气候下进行。 因此、最高温度60C 不是问题。 电缆衰减增加0.4/C 因此、在60C 时、衰减将增加约0.4x40 = 16%。
    我同意测试是得出最终答案的最佳方法，但我想至少进行一个球状部分评估，以了解此设计是否值得或更好地考虑不同的方法：)

    我想我的后续问题是... 这些眼图在3000英尺处是否应该衰减？ 当传输的 pk 为2.7V 时、它们是如何2V pk-pk…… 3000英尺后仅衰减700mV？ 这听起来不太可能吗？ 并且峰峰值与距离或数据速率之间没有变化？
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    TI__Guru**** 1646690 points
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    您好、Max
    我想当我将分压读为1V 峰峰值时、我可能会跳过枪。 您能否告诉我、眼图上每个长度的垂直除法是什么？ 这将有助于我进行分析。
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    TI__Guru**** 1646690 points
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    您好 Raghu、

    正确的是、图的标度设置为每分段1V。

    在大多数这些图中、信号能够在位周期内达到稳定状态振幅。 该振幅不取决于电缆的交流损耗、而是取决于直流电阻。 24 AWG 电缆的典型电阻估算值为每1000英尺25欧姆。 如果存在120欧姆的线路末端端接、那么我预计稳态差分振幅会衰减大约40%。

    这一期望似乎与图相当一致。 RS-485驱动器的最小输出幅值为1.5V (例如、3Vpk-pk)、差分总线负载为54欧姆。 在这种情况下、预计初始振幅会更高、因为(1)器件可能是"典型"器件、而不是最坏情况下的器件、并且在标称条件下运行；(2)总差分负载将大于54欧姆。 (在本例中、它将为~83欧姆、因为120欧姆放置在差分信号的每一半上增加~75欧姆串联电阻的电缆的两端。)

    如果您不同意这种想法、请告诉我。 (我看到您提到了一个2.7Vpk-pk 的初始振幅-它来自哪里？)

    此致、
    最大
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    TI__Guru**** 1646690 points
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    您好、Max

    2.7V pk-pk 来自 THVD1550数据表中的差分驱动器输出电压幅度下的7.6节。 正如您指出的那样、THVD1450的这个数字也是3.5V。  

    我最大的顾虑是、我们的所有 RS485节点都以菊花链方式连接在一起、以实现灵活性、并且连接到每个节点的连接器都将导致反射。 我们有128个节点跨1000m 进行连接、这是许多具有反射的连接器。  

    我同意您的思路、但您能解释一下它是如何为83欧姆的数学原理吗... 在1000英尺电缆的两端都放置120欧姆的电阻器。 我不确定我是否理解这一点。  

    谢谢  

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    TI__Guru**** 1646690 points
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    您好 Raghu、

    对反射的关注是有效的、但可能难以估算。 只要连接器本身不会显著降低信号性能(例如、通过增加高容性负载或显著的阻抗不连续性)、并且与其之间的电缆连接相对于信号的转换时间而言较短、那么通常可以使用此尺寸的网络。

    我对83欧姆估算的思考如下：

    -在终端节点的发送器输出端将有120欧姆
    -与之并联的是电缆的串联电阻(75欧姆)加上远端终端(120欧姆)加上回路连接的电缆电阻(75欧姆)。 总共为270欧姆。
    - 120欧姆|| 270欧姆= 83欧姆。

    请告诉我这是否仍然不清楚。

    此致、
    最大
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    TI__Guru**** 1646690 points
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    您好、Max

    当然可以。 是的。 这是完全有意义的。  非常感谢。  

    我想问一个有关隔离的后续问题、如果您在同一个主题中可以这样做的话。 现在大家都知道、我们的节点之间存在很大的间隔。 我最初考虑将隔离器用于电源和 RS 485收发器、因为这些节点之间的接地电势肯定会有所不同。 在照明冲击或维护期间、它们可能会将 VCM 变化到超过 RS 485限制(-7V 至12V)。

    但是、电源隔离会导致效率下降至60%、并且还会增加 BOM、因此从成本角度来看、这对于我们的应用而言是一个问题。  

    现在、如果我们在 FW 中对每个数据包进行错误检查、我们可以始终重新传输数据包、前提是 在雷击期间、接地电势的变化仅会导致通信中的临时干扰。 在电势均衡恢复正常值后、它应该恢复工作。 您对此想法有何看法？ 在我们对隔离需求的分析中、我们是否还有其他遗漏？

    1.我们假设雷击或维护工作只会对我们的通信造成临时干扰，这是否正确？  

    2.是否还有其他事情会导致系统永久故障，因为我们没有隔离节点电源和通信。  

    谢谢

    Raghu

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    TI__Guru**** 1646690 points
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    您好 Raghu、

    很抱歉耽误你的时间-我昨天不在办公室了。

    您的假设是正确的。 为了避免永久损坏、您应该小心不要超过 RS-485收发器的"绝对最大值"引脚电压额定值、但是在这个范围内、超过建议值的共模偏差只会导致暂时的功能丧失。 在共模标准化后、数据通信可以正常恢复。 在我看来、这听起来不需要隔离。 如果您担心应用条件会给 RS-485收发器带来压力(例如、强制电压超过最大额定值、无论是直流电压还是瞬态电压)、那么更简单的解决方案可能只是在总线上添加一些额外的保护组件(例如、用于钳制 ESD 事件的瞬态电压抑制二极管等)。 只有在存在大型共模转换或独立电源/接地域之间需要稳定通信时、我才会介绍隔离。

    最大
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    TI__Guru**** 1646690 points
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    您好、Max

    不用担心延迟。 非常感谢您提供的所有答案和建议。 这几乎为我们清除了目前的所有内容。  

    我们将从设计开始、并使用 THVD1450进行测试、以查看其3000英尺以上的性能

    谢谢

    Raghu

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    您好、Max
    最后一个问题。 我们正在考虑使用3.3V 电源运行驱动器、因此我们不需要电压转换器。 数据表中的所有规格都是针对5V Vcc 给出的。
    输出电压差"VOD"是否可以大于 Vcc？ RS485是电流驱动器、因此我假设它们应该是、但需要与您确认。 如果 VOD > Vcc、可能存在余量问题？
    我们使用的是18 AWG 导线。 3000英尺以上时、负载电阻为68欧姆。 因此、从数据表推断、典型性能的 VOD 将介于3.5V 和4V 之间。 是这样吗？
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    TI__Guru**** 1646690 points
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    Raghu、

    RS-485收发器(包括 THVD1450)通常无法驱动超过其电源电压的总线上的电压。 因此、VCC 最终将是 VOD (峰值)值的上限、在大多数情况下、由于输出级中的某些压降(由于集成的反极性保护以及负载电流和驱动器输出电阻之间的相互作用)、VOD 将更小。 有关驱动器输出结构以及影响 VOD 的因素的更多信息、您可能希望参阅以下博客：

    e2e.ti.com/.../rs-485-basics-the-rs-485-driver

    请注意、虽然数据表的典型值基于 VCC = 5V、但最小值和最大值反映了整个范围(3.0V 至5.5V)内的性能、除非另有说明。 图2和5可能有助于了解不同 VCC 电平和负载电流的典型差分输出电平。

    参考图5 (VCC = 3.3V 时)、68 Ω 负载下的预期 VOD 似乎介于2.4V 和2.5V 之间。(为了确定等效负载电阻、我将 y 轴上的 VOD 除以 x 轴上的 IO。)

    此致、
    最大
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    TI__Guru**** 1646690 points
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    您好、Max

    感谢快速说明和有用的链接。 为我清除问题。 我想我的所有问题现在都得到了解答:)。 你们太棒了！！！  

    -Raghu