具集成可通断终端的坚固型3.3V RS485/RS422收发器

　　引言

为了避免数据恶化反射，必须对中高速RS485网络进行终接。这意味着需在总线的每一端布设一个终端电阻器。当然，如果网络扩张或重新配置，则终端电阻器的位置也必须相应地移动。3.3V LTC2854和LTC2855收发器免除了这种搬移终端电阻器的麻烦工作。这些器件具有一个跨接在接收器输入端上的集成终端电阻器，可利用一个输入引脚的简单逻辑控制来启用或禁用该电阻器，这使得网络的配置和重新配置成为了一项容易的工作。这两款器件采用纤巧型封装，并且极其坚固可靠，能够在线路I/O引脚上承受高达 ±25kV HBM(LTC2854)的ESD尖峰，这是目前业界针对RS485收发器所提供的最高保护等级。

LTC2854和LTC2855的其他特点包括一个具有平衡门限(用于实现超卓的占空比性能)的接收器、高输入电阻(允许将多达256个器件连接在单根总线上)和一个完整的故障保险输出。驱动器提供了低功率操作模式，它与接收器和集成终端电阻器一起提供了一种单硅片阻抗匹配网络解决方案。这些器件可提供半双工和全双工配置，并采用包括10引脚和12引脚DFN以及16引脚SSOP在内的纤巧型封装(见表1和图1中的照片)。LTC2854和LTC2855的方框图示于图2。

　　图1 (自左至右)LTC2854 3mm x 3mm DFN、LTC2855 4mm x 3mm DFN和LTC2855 SSOP封装的照片

表1 产品选择

当遇到阻抗失配时，沿着双扭线传输线传播的差分信号将被部分反射。反射信号将在传输线路上引起相长和/或相消干涉，这会破坏数据。为了防止出现这种情况并优化系统性能，应采用一个与电缆的特征阻抗相匹配的电阻器对传输线的每一端进行终接。

LTC2854和LTC2855收发器集成了该终端电阻器，这样就能够简单地通过控制终端启用引脚(TE)来选择是否将其接入。通过把TE引脚设定为高电平，可有效地把电阻器连接在接收器输入引脚的两端，而当TE引脚为低电平或器件未通电时，则电阻器断接。从系统管理的观点来看，这种方案几乎是完美无缺的，尤其是在网络配置发生变化和终端电阻器需要移动至总线新的一端。在该场合中，不必采用人工的方法来移动和布置分立电阻器;更确切地说，电阻器位置的改变是利用LTC2854或LTC2855上TE引脚的适当选择进行数字控制的。

为了阐明终端布局的重要性，我们不妨研究一下图3所示的配置，该图呈现了网络扩张的影响。初始配置包括节点1和2，由与200英尺Cat 5电缆相连的LTC2854收发器组成。该图左下方的波形图示出了由节点1进行驱动而在节点2接收的信号。通过把两个收发器上的TE引脚均设定为高电平，实现了电缆两端的终接。由于对总线实施了正确的终接，因此接收信号看起来很干净。100Ω电缆特征阻抗与120Ω终端电阻器之间的微小阻抗失配在波形中导致了一个轻微的凸起。这种影响是较小的，该波形图表明：LTC2854和LTC2855中的终端电阻器与普通的低成本100Ω电缆具有兼容性。

列于图2下方的第二组波形示出了通过100英尺附加电缆将第三个节点引至系统中(但没有把终端电阻器移动至新的总线末端位置)所产生的结果。由于不当终接所引起的反射导致节点3和节点2上的波形均产生了严重的失真。

在第三组波形中，通过仅在节点1和节点3上把TE引脚设定为高电平，完成了终端布局的校正，从而使节点2和3 上的接收信号得到了整理。LTC2854中的终端电阻器可通过逻辑电路来选择，因而可在无需人为干预的情况下完成上述校正。

　　图2 在网络扩张时终端布局所产生的影响

终端电阻在整个温度、共模电压和频率范围内得到了很好的保持(如图3所示)。此外，终端网络只给接收器引脚增加了微小的容性负载。LTC2855的A和B引脚上的输入电容约为9pF(接地测量)和3.5pF(差分测量)。

　　图3 LTC2855终端电阻与(a)温度、(b)共模电压、和(c)频率的关系曲线

　　具有完整故障保险功能的平衡门限接收器

LTC2854和LTC2855具有一个仅吸收450μA电流的低功率接收器。当终端被停用时，每个接收器输入端上的接地单端输入电阻大于96kΩ。这比TIA/EIA-485-A标准中规定的要求高8倍，因此该接收器代表了一个1/8单位负载。这反过来又意味着可以在一条线路上连接多达标准数量8倍(即：总共256个)的接收器，而不会使其承受超过标准所规定的负载。

接收器实现了一种完整的故障保险设计，当至接收器的输入被短路、开路或终接(外部终接或内部终接)、但未被驱动时，该设计将把RO驱动至高电平。

LTC2854/LTC2855接收器的关键之处在于其采用了一个具有两个以0V为平衡点的电压门限的窗口比较器，旨在获得出色的占空比性能。如图5所示，对于一个从负方向接近