為RS-485應(yīng)用設(shè)計(jì)獨(dú)立型半雙工中繼器

完整執(zhí)行一遍單觸發(fā)電路的功能運(yùn)行順序（此處以數(shù)字編號，請參見圖 3），清楚地說明了該中繼器的工作過程：

1、 在總線閑置期間，由于VFS，兩個(gè)中繼器端口的接收機(jī)輸出均為高電平。因此，兩個(gè)收發(fā)器在接收模式下相互牽制。

2、 接下來，端口1上發(fā)來數(shù)據(jù)包起始位的到達(dá)，驅(qū)動RX1輸出為低。這種轉(zhuǎn)變觸發(fā)單觸發(fā)電路，從而驅(qū)動其輸出為高，并激活驅(qū)動器DR2。

3、 正確計(jì)算時(shí)間常量RD× CD，以使該單觸發(fā)電路輸出在整個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)間期間都保持高態(tài)。

4、 在單觸發(fā)時(shí)間常量期間，DR2始終驅(qū)動總線2。XCVROUT代表總線2上遠(yuǎn)程收發(fā)器的接收機(jī)輸出狀態(tài)。請注意，DR2被激活時(shí)，上拉電阻器RPU拉高未激活接收機(jī) (RX2) 的輸出，以使RX1保持激活狀態(tài)。

這種解決方案的缺點(diǎn)是，R-C時(shí)間常量取決于數(shù)據(jù)包長度和發(fā)送信號的數(shù)據(jù)速率。另外，單觸發(fā)電路易受噪聲瞬態(tài)的影響，容易引起偽觸發(fā)和中繼器故障。

不過，單觸發(fā)電路常用于接口橋接，例如：RS-232到RS-485轉(zhuǎn)換器等。這些轉(zhuǎn)換器直接把RS-485網(wǎng)絡(luò)連接至老式PC或者RS-232控制機(jī)器的RS-232端口。

有一種更加穩(wěn)健和不依賴于數(shù)據(jù)速率的方法可以替代單觸發(fā)電路，即通過一種具有不同充電和放電時(shí)間的反相施米特(Schmitt)觸發(fā)緩沖器，實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制。優(yōu)先原則是在邏輯低狀態(tài)期間主動驅(qū)動總線，并在邏輯高狀態(tài)期間關(guān)閉驅(qū)動器。然后，根據(jù)逐位原則開啟和關(guān)閉序列，從而使中繼器功能獨(dú)立于數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)包長度。

完整執(zhí)行一遍反相器控制中繼器的功能運(yùn)行順序（此處以數(shù)字編號，請參見圖4），可以清楚地說明其運(yùn)行過程：

1、 在總線閑置期間，由于VFS，兩個(gè)中繼器端口的接收機(jī)輸出均為高。延遲電容CD獲得完全充電，驅(qū)動反相器輸出為低態(tài)，以使收發(fā)器維持在接收模式下。

2、 之后，總線1出現(xiàn)一個(gè)低位，驅(qū)動RX1輸出為低電平，快速對CD放電，并激活驅(qū)動器DR2。

3、 當(dāng)總線電壓變?yōu)檎╒Bus> 200 mV）時(shí)，RX1輸出變?yōu)楦?，其?qū)動DR2輸出為高，并通過RD對CD緩慢充電。必須正確計(jì)算最小時(shí)間常量（RD× CD），以使最大電源電壓VCC(max)和最小正反相器輸入閾值VTH+(min)時(shí)，延遲時(shí)間tD超過驅(qū)動器最大低到高傳播延遲tPLH(max)，即超出30%。例如，電容為CD= 100 Pf 時(shí)，RD的要求電阻值為：

4、 根據(jù)延遲時(shí)間(tD)與實(shí)際數(shù)據(jù)位間隔時(shí)間的對比情況，延長驅(qū)動器激活時(shí)間，以在總線建立有效的高態(tài)信號。需在從發(fā)射模式切換至接收模式以前完成這項(xiàng)工作，目的是讓接收機(jī)輸出始終保持高態(tài)。由于接收機(jī)傳播延遲短于驅(qū)動器，因此接收機(jī)不可能變?yōu)榈蛻B(tài)，即使是一瞬間的低態(tài)都不可能。驅(qū)動器一旦關(guān)閉，外部故障保護(hù)電阻器便將總線2偏壓至200 mV以上，其被活躍接收機(jī)看作是一個(gè)定義高電平。

5、 某個(gè)總線閑置，低位VOD 1.5 V，高位之初時(shí)延 (tD)的VOD>1.5 V，此時(shí)，總線2的差動輸出電壓為VOD=VFS> +200 mV。之后，其余高位VOD= VFS> +200 mV


此外，XCVROUT代表總線2上遠(yuǎn)程收發(fā)器的接收機(jī)輸出狀態(tài)。傳統(tǒng)中繼器設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)速率通常被限制為10 kbps，更短傳播延遲的一些現(xiàn)代收發(fā)器擁有高達(dá)100 kbps以上的數(shù)據(jù)速率。

為了簡便起見，到目前為止，中繼器討論始終都沒有涉及電隔離這一重要內(nèi)容。但是，在一些遠(yuǎn)距傳輸網(wǎng)絡(luò)（中繼器的主要應(yīng)用領(lǐng)域）中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的大接地電位差(GPD)很是常見。這些GPD以收發(fā)器輸入強(qiáng)共模電壓的形式存在，如果不實(shí)施電隔離，它們會對器件產(chǎn)生破壞力。當(dāng)收發(fā)器總線電路隔離于其控制電路時(shí)，總線系統(tǒng)獨(dú)立于本地節(jié)點(diǎn)的接地電位。