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RS-485 터미네이션 및 바이어스 저항 계산기

RS-485 버스 종단 저항, 바이어스 저항, 케이블 길이에 대한 최대 전송 속도, 전파 지연 및 바이어스 전류 소비량 계산

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공식

R_term = 120\,\Omega;\quad R_{bias} \leq \frac{V_{cc} \cdot R_{load} / V_{diff} - R_{load}}{2}

R_term— 종단 저항 (Z와 일치) (Ω)

R_bias— 바이어스/페일세이프 저항기 (Ω)

BR_max— 최대 전송 속도 ≈ 10/L kbps (kbps)

t_pd— 케이블 전파 지연 (ns)

작동 방식

이 계산기는 장거리에서의 안정적인 차동 신호 전달을 위해 RS-485 종단 저항 값을 결정합니다.산업 자동화 엔지니어와 빌딩 관리 시스템 설계자는 이를 사용하여 데이터를 손상시키는 신호 반사를 제거합니다.TIA/EIA-485-A에 따르면 RS-485 규격은 특성 임피던스가 100-120옴 (트위스트 페어 케이블) 인 차동 시그널링을 사용합니다.네트워크 양쪽 끝에 있는 종단 저항은 전송된 에너지를 흡수하여 2배 전파 지연으로 되돌아올 수 있는 반사를 방지합니다.터미네이션을 사용하지 않을 경우 1Mbps의 100미터 케이블은 전송 후 1마이크로초에 도달하는 반사를 나타내어 반사 진폭이 200mV (RS-485 노이즈 마진) 를 초과하면 비트 오류가 발생합니다.사양에서는 케이블 길이가 신호 파장의 1/10을 초과할 때 종료를 요구합니다. 즉, 1Mbps (1us 비트 타임, ~200m 파장) 에서 20m보다 긴 케이블은 종단을 내려야 합니다.120Ohm 종단 저항은 반사 계수를 1.0 (개방) 에서 0.1 미만으로 줄여 반사 에너지의 90% 를 제거합니다.

계산 예제

공장 현장 SCADA 시스템은 115200 보드에서 300미터 길이의 벨든 9841 케이블 (120옴 특성 임피던스) 을 통해 8개의 RS-485 장치를 연결합니다.TIA-485-A 섹션 7에 따라: 케이블 전기 길이는 300m/ (0.66 x 3e8m/s) = 왕복 1.52마이크로초입니다.비트 주기 = 1/115200 = 8.68마이크로초입니다.왕복 지연 (1.52us) 이 비트 주기 (8.68us) 미만이므로 반사는 1비트 시간 내에 안정화되지만 노이즈 내성을 위해서는 여전히 종료가 필요합니다.양쪽 물리적 끝 (마스터 PLC 및 가장 먼 슬레이브) 에 120Ohm 0.25W 저항을 설치합니다.터미네이터당 전력 손실 = V^2/R = (5V) ^2/120 = 최대 208mW (드라이버 하나가 활성화된 경우).총 네트워크 DC 부하 = 2 x 120옴 병렬 = 60옴, 83mA 드라이버 기능 필요 (TIA-485-A 기준 250mA 제한 이내)

실용적인 팁

✓TIA-485-A 표준에서는 버스의 두 물리적 끝에서만 종단 저항을 사용하고 중간 노드에서는 사용하지 마십시오. 버스 중반 종단으로 인해 임피던스 불연속성이 발생하기 때문입니다.
✓유휴 기간이 잦은 네트워크의 경우 AC 터미네이션 (10nF 커패시터와 직렬로 120옴) 을 사용하여 DC 전력 소비를 42mW에서 1mW 미만으로 줄이십시오.
✓알 수 없는 경우 TDR로 케이블 임피던스를 측정합니다. CAT5/6은 100옴이고 전용 RS-485 케이블 (벨든 9841, 알파 6453) 은 120옴입니다.

흔한 실수

✗120 Ohm 케이블에서 100옴 터미네이션 사용 시 반사 계수가 9% 인 데 비해 일치하는 터미네이션 사용 시 0% 발생 - 1Mbps에서 1-5% 의 오류율을 발생시키기에 충분합니다.
✗한쪽 끝만 종료하면 반사 진폭이 50% 만 감소하고 반사점이 끝나지 않은 끝으로 이동합니다.
✗연속 구동 시 과열되는 1/8W 저항 사용 - 5V 공급에서 안정적인 작동을 위해 최소 1/4W를 지정하십시오.

자주 묻는 질문

RS-485 표준 종단 저항은 얼마입니까?

표준 트위스트 페어 RS-485 케이블의 경우 TIA-485-A 당 120옴.Cat5/5e/6 이더넷 케이블은 임피던스가 100옴이므로 100옴 터미네이션이 필요합니다.반사 계수가 0.05 미만인 경우 항상 종단을 케이블 특성 임피던스에 +/ -10% 이내로 맞추십시오.

RS-485 네트워크에는 몇 개의 터미네이션 포인트가 필요합니까?

정확히 두 개입니다. 버스의 양쪽 끝에 있습니다.50미터 간격으로 8개의 노드가 있는 데이지 체인 토폴로지는 노드 1과 노드 8에서만 종료하면 됩니다.종단되지 않은 스텁이 여러 개 있으면 누적 반사가 발생하므로 스타 토폴로지는 리피터를 사용한 재설계가 필요합니다.

종료시 다른 저항 값을 사용할 수 있습니까?

예, 케이블 임피던스와 일치하면 가능합니다.RS-485 케이블: 120옴.CAT5/6:100 옴.텔레폰 트위스트 페어: 100-150 옴.끊김 현상이 20% (예: 120옴 케이블에서 100옴) 로 일치하지 않으면 반사 계수가 0.09가 되어 500kbps 이상의 속도에서 아이 다이어그램이 감지될 수 있습니다.

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