在許多工業(yè)、電信、車載以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，故障隔離和安全關機協(xié)議起到非常關鍵的作用。盡管內(nèi)置的測試程序可以在系統(tǒng)脫機時提供故障隔離，但實時的故障檢測則要求對信號進行持續(xù)監(jiān)控。這些系統(tǒng)經(jīng)常使用RS-485在傳感器、傳動裝置、單板計算機或通信處理器之間共享信息。

       RS-485信號是使用兩條信號線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟顒有盘?，并且對有效信號電平的檢測要求有一個差動窗口比較器。設計該電路功能的挑戰(zhàn)是RS-485信號的共*圍較寬，并且在許多情況下，只能使用正電源軌。

      本文將介紹如何利用兩個SN65HVD3088E RS-485收發(fā)器的無源自動防護（passive-failsafe）功能和一個AND柵極構建一個差動窗口比較器。此外，本文還介紹了工作原理、基本電路原理圖、測試結果以及其它設計考慮因素。

     工作原理

       差動輸入閾值是非反相和反相RS-485信號之間的電壓，在此電壓之上則總線狀態(tài)為高電平；在此電壓之下，則總線狀態(tài)為低電平。標準接收機的差動輸入電壓閾值介于-200mV到200mV之間。SN65HVD3088E的差動輸入電壓閾值介于-200mV到-10mV之間。這將使高電平接收機的輸出處于0V電壓狀態(tài)（無輸入信號），即無源自動防護。在這種情況下無法區(qū)分有效高電平輸入和無信號。

      其中的一個SN65HVD3088E可以確定差動輸入電壓是否低于-200mV或高于-10mV。將第二個SN65HVD3088E的輸入極性反相則可確定差動輸入電壓是否低于10mV或高于200mV，這是構建差動窗口比較器的基本原理。如圖1所示。

                                     圖1：具有信號損耗指示器的RS-485收發(fā)器

       若差動輸入電壓VAB高于-10mV，則圖1中位于上方的接收器輸出為真（高電平）。由于位于下方的接收器的輸入被反相，因此-VAB>-10mV（或?qū)⒉坏仁絻啥说呢撔盘栂サ玫絍AB<10mV）時，則輸出為真（高電平）。如果兩個接收機的輸出均為真，則差動總線電壓在-10mV和10mV之間，且不是有效輸入。AND柵極F輸出根據(jù)兩個接收機輸出的輸入信號提示該故障。

圖2：有效低電平信號損耗

      測試結果

       圖2和圖3顯示了F和VAB從低電平到無信號和從高電平到無信號的轉(zhuǎn)變過程，以及所需的故障指示。

圖3：有效高電平信號損耗

       其它設計考慮因素

       雖然本文以采用SN65HVD3088E電路為例，但實際上可以使用任何具有無源自動保護功能的RS-485接收機（德州儀器（TI）提供了30多種此類產(chǎn)品以供選擇）。類似方法可以應用于單向（單工）連接。兩個收發(fā)器的并聯(lián)會使單位負載降低一半，同是也使總線的雜散電容增大了一倍。這會限制總線上的器件數(shù)量和間距（參見參考書目2和3）。

      如果系統(tǒng)時鐘預算，則F濾波可以防止差動噪聲或輸入信號變化過慢引起的錯誤故障提示。濾波可以通過增加門控電路或選擇很慢的AND柵極來實現(xiàn)。

      本文小結

       通過向另一個無源自動防護接收機添加一個無源自動防護RS-485接收機和一個AND柵極，就可以構建一個差動窗口比較器。然后，該電路能通過RS-485數(shù)據(jù)總線提供信號損耗指示，故障標志可以用于系統(tǒng)故障隔離或安全關機協(xié)議。

     參考書目

      1、 《模擬應用雜志》（2004 年第三季度版），RS-485 數(shù)據(jù)總線自動防護 （slyt080），作者：Kevin Ginerich 
      2、 《模擬應用雜志》（2004 年*季度版），RS-485 單位負載和總線連接器的zui大數(shù)量 （slyt086），作者：Kevin Ginerich 
      3. 《模擬應用雜志》（2006 年每二季度版），RS-485總線器件間隔 （slyt241），