我们正在利用仿真在4000英尺电缆上测试 RS485通信。 可通过2种方法测试 RS485通信。
1.为4000英尺电缆考虑 RLC 参数,并使用4000英尺电缆和20个节点进行仿真。
2. 根据传输线理论,考虑 RLC 小于工作频率波长的1/20倍。
我们需要从上述两种方法中选择哪种方法。 可以直接使用4000英尺的电缆测试 RS485？？
尊敬的 Swarupa：
因此、您列出的任一选项都是可行的-选项2是更"精确"的系统模型-但要在 RS-485系统仿真中进行最精确的电缆建模、请参阅下图-这是假设使用了理想的拓扑 -对于 RS-485是菊花链还是主干与接线盒-并且每个终端节点都是端接(即总线上的第一个和最后一个节点是标准的120欧姆电阻端接)
红线表示"A"导线、蓝线表示"B"导线。
此仿真中还有2个组件：
TX -代表有损耗的传输线-大多数 SPICE 程序将在其中内置传输线模型(我认为符号为"O") -您需要提供的是电气参数和电缆部分的长度-所以 RLC +电缆部分的长度。 其中、长度是 Tx 的长度或存根分支之间的总线长度。
TSx -表示有损耗的传输线、它们是存根长度-它们的最大长度应<= TR/10 * Vp、其中 TR 是差分转换时间、Vp 是传输介质中的信号传播速度。 该最大长度应可减少这些残桩效应、因为这些节点应处于未端接状态、因为在标准 RS-485系统中只允许有2个端接。 如果您以菊花链形式连接 TSX 将接近0mm (它不会是0 -但基本上适用于大多数用途)
现在、需要注意的所有内容有一个很大的注意事项-此器件的 Spice 模型是一个非常理想化的模型-它使用的是比我们当前更理想化的旧模型架构、并且我们当前的架构仍然理想化-因此这个模型 器件缺少大多数细微差别-在查看这些器件的信号完整性与总线长度时、细微差别非常重要-因此、虽然上述指令可以提供很好的系统近似值-但节点的实际模型非常重要 理想化、因此可能没有显示与设计相关的所有内容。 因此、如果可能、在实验室环境中进行测试始终是系统中大型电缆的首选方法、因为与实际系统相比、仿真往往过于简单。
我还要说-从技术上讲、4000英尺将超过 RS-485的1.2km (比标准最大值长大约20米/65英尺-因此这可能不是一个大问题-但需要注意) 如果系统中一切正常、速度实际上将被限制在大约100kbps -由于此部件在转换时的速度要快一点、因此也可能在这些较长的总线长度上进一步阻碍此部件。 如果需要应用更快的速度或更长的距离 、我们提供了一款也可能有用的中继器设计- https://www.ti.com/lit/ug/tidu590/tidu590.pdf?ts=1683045174886
如果您有任何其他问题、敬请告知！
此致！
帕克·道德森
尊敬的 Swarupa：
1.如果您模拟第一种方法、假设我们可以消除传输线路的影响、则可能会出现抖动/SI 问题。 仿真的执行要容易得多-而且由于 IC 模型非常理想化、更高级的解决方案仍然无法捕获源/负载的所有细微差别。
2、 我们使用了通用的电缆准则-我不确定它直接采用的是什么部件(这应该无关紧要-因为这应该是任何 RS-485器件的备用件) -但它是通过 22 AWG 电缆获取的、 120Ω、非屏蔽双绞线-您可以看到、保守的特征将略低于4000英尺。 因为它超出了标准 RS-485的范围
话虽如此-我们没有要共享的这部分的具体数据、因为通常不使用设备获取且4000英尺> 1.2km。 也就是说、电缆、布局和总线拓扑将对系统产生巨大影响-因此、使用大总线时、在您的操作环境中进行物理测试几乎总是必需的。
3.如果您使用第二种方法、即将每个 RLC 限制为等于您关心的最高有效谐波波波长的1/10、因此在100kbps 时、您将获得基本频率为50kHz、三次为150kHz、第五次为250kHz、 在350kHz 时为第7谐波、在450KHz 时为第9谐波-因此我会使用第7谐波或第9谐波来尽可能地接近现实。 您可以使用长度的1/20 -但这可能会有一点过度使用、因为通常情况下、1/10通常很好、如果确实需要获得更高的精度、1/16通常是我看到的最低-但主要是1/10。 你可以降低-但可能没有必要。
4.正如我在第一次答复中所说的-两个仿真选项都是可行的-但是 SPICE 已经内置了有损耗的传输线路-并且如果你打算使用 SPICE、我强烈建议使用这个功能-或者使用一个高频分析工具来分析电缆 以及理想化负载的情况下运行仿真。 没有什么比现实世界的测试和传输线路设计更准确了、因此我很担心、无论您走哪个方向、仿真都很明智、因为很多现实世界的细微差别都将被忽略-但如果您不得不这么做 在 SPICE 选项2中进行仿真或有损耗的传输线路是最佳方式。
此致！
帕克·道德森
您好、Parker、
正如您建议的、这两个选项都可以。 我们已经进行了选项1、即、直接在 ANSYS 工具中进行了4000英尺的电缆仿真。
请检查一下、告诉我您的想法/建议。
谢谢。
下面是 ANSYS 工具中电缆仿真的规格和结果。
此外、我们在 PSPICE 中进行了仿真、使用了在 ANSYS 工具中进行电缆仿真得到的值。
观察滤波器结果。
