脉冲信号近距离传输的电路设计

取传输双绞线长度为65 m，脉冲信号幅度为+4 V。可以计算得到信号通过双绞线的延时为325.65 ns；信号到达接收端的幅度为4× AHT = 5.02 V ；产生的反射信号经衰减传输到达源端的幅值为22 4× AH R = 2.36 V。信号在源端还会继续反射，如此反复直至衰减为零。用示波器直接测MAX485驱动芯片输出与接收芯片输入口的波形如图2 所示。

图2 无端接时发送与接收芯片A 口的波形

　　其中时间轴档位为每格2 us，信号幅度档位为每格2 V。

　　可以读出输入脉冲信号幅度是+4 V,信号的传输延时约320 ns,接收端脉冲信号正向幅度为+5.3 V，负向幅度为-1.8 V。综上可知用示波器测得结果与理论分析基本一致。

　　当在接收端跨接100 Ω 电阻时，双绞线终端负载就近似为100 Ω，与传输双绞线的特性阻抗相匹配。此时可以计算得2 R ≈ 0 ,T ≈ 1 ,其余参数同上。保持传输双绞线距离和传输信号幅度不变，可以算得脉冲信号的传输延时为325.65 ns，接收端信号幅值为2.668 V，终端不产生反射信号。用示波器测发送芯片输出与接收芯片输入的波形如图3（a）所示，输入信号幅度+4 V，接收端信号延时约318 ns，幅度为+2.74 V；图3（b）为脉冲信号在电路发送端与接收端的信号波形，信号的传输延时为400 ns，其中在传输线上延时约320 ns，发送和接收芯片内部分别延时约40 ns，发送端和接收端脉冲信号幅度和脉宽保持一致。

（a） 发送与接收芯片A 口的波形

（b） 发送与接收端信号的波形

图3 双绞线终端接100 Ω 电阻时波形

　　综上可知对于脉冲信号经过长线传输，用输线理论进行分析是完全正确的。对脉冲信号在长线传输中产生的畸变和振荡，可以通过在传输线源端串接电阻或在终端并接匹配电阻的方法来消除传输信号在传输线两端的反射。

　　当收发两端距离较远或通讯速率较高时，还需要在传输线两端接偏置电阻，用来将传输线上无数据时的电平置0 电平，降低由于干扰或信号反射引起的接收端误操作。

　　3 结语

　　对于脉冲信号的长线传输，需要用传输线理论来分析其传输特性，通过改变传输线或端接匹配电阻等方法来保持信号传输的完整性。实验证明采用MAX-485 芯片组成的传输电路可以有效消除信号在传输中的衰减和干扰，通过端接匹配电阻可以很好的保持信号传输的稳定性和完整性。该方案结构简单，性能可靠，在实际应用中有很大实用和推广价值。