485自动收发电路

本文深入解析了RS-485自动收发电路的工作原理,包括发送与接收状态转换,以及如何利用三极管和电阻实现发零不发一的功能。详细介绍了485芯片的引脚功能,并探讨了半双工通信机制下信号倒回的问题。

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485自动收发电路(发零不发一电路)
RS-485是一种基于差分信号传送的串行通信链路层协议。它解决了RS-232协议传输距离太近(15m)的缺陷,是工业上广泛采用的较长距离数据通信链路层协议。
 由于它使用一对双绞线传送差分信号,属半双工通信,所以需要进行接收和发送状态的转换。市场上485转化芯片有很多 3peak MAX485等等。
 引脚图如图所示
 在这里插入图片描述
引脚定义如下:
RO——接收数据的 TTL电平输出
RE非 ——低电平有效的接受允许
DE——高电平有效的发送允许
DI——发送数据的TTL电平输入
A——485差分信号的正向端
B——485差分信号的反向端的
发零不发一
上图为一个简单的自动收发电路(亲测可用)
发送:
当TXD为0时,三极管Q2导通,DE为高电平,发送使能,DI接地所以发送1;当TXD为1时,三极管Q2截止,由R36将DE/RE非拉低,接收使能,此时485 AB端呈现高阻态,有外部的R9和R36的上下拉产生差分信号,总线发送1.
接收:
此时TXD默认上拉到高电平,处于接收态,接收总线上的差分信号。
此时有一个bug,就是在发送1的时候,芯片处于接收态,会不会有信号倒回,答案是不会,因为485是一个半双工的通信方式及发送接收不能同时进行。
也可以这样理解由于RS-485芯片处于接收状态,此时的发送信号必须是在总线上其它节点发送数据时,才能将高电平信号送出。所以,仍需要软件设计中做好总线仲裁

<think>嗯,用户想找RS485自动收发电路的设计方案。根据提供的引用内容来看,自动收发电路主要是为了省去软件控制收发状态的操作,用户希望硬件上自动切换收发状态。引用1提到通过分立元件搭建的非隔离自动收发电路能简化编程,引用2介绍了支持自动收发切换的MAX13487芯片这种集成方案,引用3则说明用MAX485配合三极管切换的具体设计。我打算从三方面整理方案:分立元件型(用三极管实现逻辑转换)、专用芯片型(如MAX13487这类带自动切换功能的485芯片)、软件配合型(需微控制器控制)。其中分立元件方案是最常见的低成本方案。准备强调几个设计要点:电平匹配要兼容微控制器IO电压;总线偏置电阻配置要正确避免数据冲突;TVS管等防护措施不能省。最后会提醒用户注意波特率限制和传输距离等实际问题。准备参考引用3给出一个完整的三极管分立方案参考电路。</think> 以下是RS485自动收发电路的设计与实现方案总结,结合技术原理与工程实践经验: ### 一、核心设计原理 1. **自动收发机制** - 利用TX信号的电平变化自动切换收发状态: - **TX=1(高电平)**:三极管截止 → **接收使能(RE=0)** - **TX=0(低电平)**:三极管导通 → **发送使能(DE=1)** [^1][^3] - 公式:$DE = \overline{TX}$,$RE = \overline{DE}$ 2. **典型分立元件方案** ```circuit TX → 10k电阻 → NPN三极管基极 发射极接地 集电极 → 4.7k电阻 → DE/RE引脚 同时连接10k上拉电阻至VCC ``` ![RS485自动收发电路示意图](data:image/svg+xml;base64,...) ### 二、三种实现方案对比 | **方案类型** | **实现方式** | **特点** | **适用场景** | |--------------------|----------------------------------|-------------------------------------------------------------|--------------------------| | **分立器件方案** | NPN三极管+电阻网络 | 成本低($<1),延迟约100ns,波特率≤500kbps [^3] | 低成本、中低速场景 | | **专用芯片方案** | MAX13487等自收发芯片 | 支持最高16Mbps,内置自动切换,功耗低(接收时<1mA) [^2] | 高速、低功耗场景 | | **隔离型方案** | 在分立方案基础上增加光耦隔离 | 抗干扰能力强,波特率受限,成本较高 | 工业噪声环境 | ### 三、关键设计要点 1. **电平匹配** - 三极管选型要求:$V_{CE} > V_{CC}$,$I_C > 1mA$ - 上拉电阻计算:$R = \frac{V_{CC} - V_{CE(sat)}}{I_{DE}}$ (典型值4.7k~10k) 2. **总线稳定性设计** - 偏置电阻配置: - A线对VCC接3.3k上拉($R_A = \frac{V_{CC}}{1.2mA}$) - B线对GND接3.3k下拉 - 终端匹配:$R_T = 120Ω ± 1\%$(传输距离>100m时必须) 3. **防护设计** - TVS管选型:$V_{BR} ≥ 15V$(如SMBJ6.0CA) - 共模扼流圈抑制高频干扰 ### 四、典型问题解决方案 1. **误触发问题** - 增加RC延时电路:$ \tau = RC ≥ 0.5 \times T_{bit} $(例如波特率9600时C≥100nF) 2. **响应延迟优化** ```math t_{delay} = 0.7 \times R_b \times C_{be} + \frac{V_{CC}}{I_C} \times C_{load} ``` - 建议:选用SOT-23封装的BC817,延迟可缩短至50ns 3. **电源噪声抑制** - VCC引脚并联100nF陶瓷电容+10μF电解电容 - 电源走线绕开信号回路 > **工程经验**:自收发电路的波特率建议不超过1Mbps,否则容易出现位错误[^2]。超过此速率需使用MAX13487等专用芯片方案,其自动方向切换延迟仅20ns[^2]。 --- ###
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