专利名称：一种rs485总线接口电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及RS485总线通信技术领域，尤其涉及一种RS485总线接口电路。
背景技术：
RS485是一种应用广泛的通信协议，其主要特点是以差分形式的电信号进行数据传输，即，在成对的通信线上，通过采用一对大小相等、极性相反的对称信号进行信息传输， 该种数据传输方案可以有效的抵抗外部的共模干扰，具有较强的抗干扰能力。现有的RS485 通信接口方案多是采用常规的RS485接口芯片实现，采用常规RS485接口芯片的， 因芯片的通信信号输出功率为标准化设计，在远距离、电磁环境恶劣的通信场合，其通信速率、抗干扰性能和挂在收发器的数目都不能满足这些特殊场合的通信传输需求。
发明内容针对现有技术方案的不足，本实用新型提出一种适用于远距离、电磁环境恶劣的通信场合的RS485总线接口电路。本实用新型采用的技术方案如下一种RS485总线接口电路，包括一差分信号发送电路，该差分信号发送电路包括一三极管反相器、两组推挽式反相放大器和四只三态门，其中，所述的三极管反相器的输入端接数据发送端，其输出端分别通过所述的第一只三态门和第二只三态门接于所述第一组推挽式反相放大器的两个推挽信号输入端，该第一组推挽式反相放大器的输出端接第一支差分信号线RS485A，所述第三只三态门和第四只三态门的输入端并联接于所述三极管反相器的输入端，其各自的输出端接所述第二组推挽式反相放大器的两个推挽信号输入端，该第二组推挽式反相放大电路的输出端接第二支差分信号线RS485B。—差分信号接收电路，该差分信后接收电路包括一差分放大器和一个三态门，其中，所述差分放大器的同相输入端接于第一支差分信号线RS485A，其反相输入端接于第二支差分信号线RS485B，其输出端通过该差分信号接收电路的三态门接于数据接收端。一数据收发控制电路，该数据收发控制电路包括一三极管反相器，该三极管反相器的输入端接数据收发控制端，其输入端和输出端分别接所述差分信号发送电路和差分信号接收电路中三态门的控制使能端。进一步的，所述差分信号发送电路和差分信号接收电路的三态门均是低电平控制使能的三态门，所述数据收发控制电路的三极管反相器的输入端接于所述差分信号接收电路的低电平控制使能三态门的使能控制端，该三极管反相器的输出端接于所述差分信号发送电路的四只低电平控制使能三态门的使能控制端，或者，所述差分信号发送电路和差分信号接收电路的三态门均是高电平控制使能的三态门，所述数据收发控制电路的三极管反相器的输出端接于所述差分信号接收电路的高电平控制使能三态门的使能控制端，该三极管反相器的输入端接于所述差分信号发送电路的四只高电平控制使能三态门的使能控制端。进一步的，在所述第一支差分信号线RS485A和第二支差分信号线RS485B上，还包括一线路保护电路和一阻抗匹配电路，该线路保护电路包括保险丝Fl和F2、共模电感 Ll和L2、玻璃放电管V1-V3、双向TVS管D1-D3、信号限流电阻R20-R21，其中，保险丝Fl的一端接差分信号线RS485A的进线端，保险丝F2的一端接差分信号线RS485B的进线端，所述保险丝Fl的另一端接所述玻璃放电管Vl的一端，并通过所述的共模电感Ll接于所述双向TVS管Dl的一端和所述信号限流电阻R20的一端，所述保险丝F2的另一端接所述玻璃放电管Vl的另一端，并通过所述的共模电感L2接于所述双向TVS管Dl的另一端和所述信号限流电阻R21的一端，所述的玻璃放电管V2和玻璃放电管V3是串联后再并联接于所述双向TVS管Dl的两端，该玻璃放电管V2和玻璃放电管V3的中间连接点接地，所述的双向 TVS管D2和双向TVS管D3是串联后再并联接于所述信号限流电阻R20的另一端和信号限流电阻R21的另一端，该双向TVS管D2和双向TVS管D3的中间连接点接地，所述信号限流电阻R20的另一端为该线路保护电路差分信号线RS485A的出线端，所述信号限流电阻R21 的另一端为该线路保护电路差分信号线RS485B的出线端；所述阻抗匹配电路包括电性连接所述第一差分信号线RS485A出线端和5V电源的偏置电阻R1，两端并联接于所述第一差分信号线RS485A出线端和所述第二差分信号线RS485B出线端的阻抗匹配电阻R2，电性连接所述第二差分信号线RS485B出线端和地线的偏置电阻R3。本实用新型通过采用上述技术方案，具有的有益效果是通过所述差分信号发送电路的两组推挽式反相放大器实现信号输出，有效地提升了输出信号的功率，使得该方案的通信距离可达2000米，可挂接的收发器可达64个，速信速率可达9600bps。
图1是本实用新型的一优选实施例的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。如附图1所示，本实用新型的RS485总线接口电路由以下部分构成一差分信号发送电路1，该差分信号发送电路1包括一三极管反相器101、两组推挽式反相放大器102A和102B、三态门U1、U2、U3和U4，其中，所述的三极管反相器101的输入端接于数据发送端，其输出端分别通过所述的三态门Ul和三态门U2接于所述推挽式反相放大器102A的两个推挽信号输入端，所述推挽式反相放大器102A的输出端接第一支差分信号线RS485A，所述三态门U3和三态门U4的输入端并联接于所述三极管反相器101的输入端，其各自的输出端接所述推挽式反相放大器102B的两个推挽信号输入端，该推挽式反相放大电路102B的输出端接第二支差分信号线RS485B ；当需发送数据时，收发控制端输出高电平，该高电平信号经数据收发控制电路3的三极管反相器反相后控制三态门U1、U2、 U3和U4导通，当发送的信号为高电平时，所述推挽反相放大器102B中的三极管Q4导通， 即所述的第二支差分信号线RS485B接地，所述推挽反相放大器102A中的三极管Ql导通， 即所述的第二支差分信号线RS485A接于+5V的电源，则差分信号线RS485A和差分信号线 RS485B之间产生+5V的差分信号，同理，当发送的信号为低电平时，差分信号线RS485A和差分信号线RS485B之间产生 -5V的差分信号。一差分信号接收电路2，该差分信后接收电路2包括一差分放大器201和一个三态门U5，其中，所述差分放大器201的同相输入端接第一支差分信号线RS485A，其反相输入端接于第二支差分信号线RS485B，其输出端通过该差分信号接收电路的三态门TO接数据接收端；其中，所述的差分放大器201是集电极开路的高速比较器LM311，当第一支差分信号线RS485A上的信号电平高于第二支差分信号线RS485B上的信号电平时，高速比较器 LM311输出高电平，反之，高速比较器LM311输出低电平，当收发控制端为低电平时，三态门 TO导通，此时，差分信号线RS485A和差分信号线RS485B的差分信号由高速比较器LM311转换为串行数据送至数据接收端。一数据收发控制电路3，该数据收发控制电路3包括一三极管反相器，该三极管反相器的输入端接数据收发控制端，其输入端和输出端分别接所述差分信号发送电路1和差分信号接收电路2中三态门的控制使能端。本实用新型的数据收发控制电路3，具有以下的实施方式实施方式1 所述差分信号发送电路1和差分信号接收电路2的三态门Ul-三态门U5均是高电平控制使能的三态门，该数据收发控制电路3的三极管反相器的输出端接于所述差分信号接收电路2的高电平控制使能三态门U5的使能控制端，该三极管反相器的输入端接于所述差分信号发送电路1的四只高电平控制使能三态门U1-U4的使能控制端；该实施方式虽能够实现数据的收发控制，然而，三极管反相器的输出端具有的高驱动能力，连接差分信号接收电路2的高电平控制使能三态门U5的使能控制端，差分信号发送电路1的四只高电平控制使能三态门U1-U4的使能控制端却是由数据收发控制端直接驱动，数据收发控制端地驱动能力本来有限，因此，该实施方式也不尽合理。实施方式2 在该实施方式中，所述的差分信号发送电路1的三态门U1-U4均是高电平控制使能的三态门，所述差分信号接收电路2的三态门U5是低电平控制使能的三态门，此时，该数据收发控制电路即为数据收发控制端直接接所述的差分信号发送电路1中高电平控制使能的三态门U1-U4以及所述差分信号接收电路2中低电平控制使能的三态门 U5的控制使能端；该实施方式虽能够实现数据收发控制功能，但其数据收发端同时接5个三态门U1-U5的控制使能端，因数据收发端地驱动能力不足，易产生收发控制的误动作。实施方式3 该实施方式为本实用新型的优选实施方式，其中，所述差分信号发送电路1和差分信号接收电路2的三态门Ul-三态门U5均是高电平控制使能的三态门，该数据收发控制电路3的三极管反相器的输出端接于所述差分信号接收电路2的高电平控制使能三态门U5的使能控制端，该三极管反相器的输入端接于所述差分信号发送电路1的四只高电平控制使能三态门U1-U4的使能控制端；这样，当收发控制端以高电平控制数据接收时，该高电平信号通过三极管反相器的反相，输出低电平控制三态门U1、U2、U3、U4导通，同时也提高了收发控制端驱动多个三态门U1、U2、U3、U4的驱动能力。作为本实用新型一优选的实施方式，在所述第一支差分信号线RS485A和第二支差分信号线RS485B上，还包括一线路保护电路4和一阻抗匹配电路5，该线路保护电路4 包括保险丝Fl和F2、共模电感Ll和L2、玻璃放电管V1-V3、双向TVS管D1-D3、信号限流电阻R20-R21，其中，保险丝Fl的一端接差分信号线RS485A的进线端，保险丝F2的一端接差分信号线RS485B的进线端，所述保险丝Fl的另一端接所述玻璃放电管Vl的一端，并通过所述的共模电感Ll接于所述双向TVS管Dl的一端和所述信号限流电阻R20的一端，所述保险丝F2的另一端接所述玻璃放电管Vl的另一端，并通过所述的共模电感L2接于所述双向TVS管Dl的另一端和所述信号限流电阻R21的一端，所述的玻璃放电管V2和玻璃放电管V3是串联后再并联接于所述双向TVS管Dl的两端，该玻璃放电管V2和玻璃放电管V3 的中间连接点接地，所述的双向TVS管D2和双向TVS管D3是串联后再并联接于所述信号限流电阻R20的另一端和信号限流电阻R21的另一端，该双向TVS管D2和双向TVS管D3的中间连接点接地，所述信号限流电阻R20的另一端为该线路保护电路差分信号线RS485A的出线端，所述信号限流电阻R21的另一端为该线路保护电路差分信号线RS485B的出线端； 所述阻抗匹配电路包括电性连接所述第一差分信号线RS485A出线端和5V电源的偏置电阻Rl，两端并联接于所述第一差分信号线RS485A出线端和所述第二差分信号线RS485B出线端的阻抗匹配电阻R2，电性连接所述第二差分信号线RS485B出线端和地线的偏置电阻 R3 ；本实用新型通过采用上述的线路保护电路，玻璃放电管VI、V2和V3可有效地对高压信号进行嵌位，共模电感Ll和L2既可以抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度。 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种RS485总线接口电路，包括一差分信号发送电路，该差分信号发送电路包括一三极管反相器、两组推挽式反相放大器和四只三态门，其中，所述的三极管反相器的输入端接数据发送端，其输出端分别通过所述的第一只三态门和第二只三态门接于所述第一组推挽式反相放大器的两个推挽信号输入端，该第一组推挽式反相放大器的输出端接第一支差分信号线RS485A，所述第三只三态门和第四只三态门的输入端并联接于所述三极管反相器的输入端，其各自的输出端接所述第二组推挽式反相放大器的两个推挽信号输入端，该第二组推挽式反相放大电路的输出端接第二支差分信号线RS485B ；一差分信号接收电路，该差分信后接收电路包括一差分放大器和一个三态门，其中， 所述差分放大器的同相输入端接于第一支差分信号线RS485A，其反相输入端接于第二支差分信号线RS485B，其输出端通过该差分信号接收电路的三态门接于数据接收端；一数据收发控制电路，该数据收发控制电路包括一三极管反相器，该三极管反相器的输入端接数据收发控制端，其输入端和输出端分别接所述差分信号发送电路和差分信号接收电路中三态门的控制使能端。
2.如权利要求1所述的RS485总线接口电路，其特征在于所述差分信号发送电路和差分信号接收电路的三态门均是低电平控制使能的三态门，所述数据收发控制电路的三极管反相器的输入端接于所述差分信号接收电路的低电平控制使能三态门的使能控制端，该三极管反相器的输出端接于所述差分信号发送电路的四只低电平控制使能三态门的使能控制端。
3.如权利要求1所述的RS485总线接口电路，其特征在于所述差分信号发送电路和差分信号接收电路的三态门均是高电平控制使能的三态门，所述数据收发控制电路的三极管反相器的输出端接于所述差分信号接收电路的高电平控制使能三态门的使能控制端，该三极管反相器的输入端接于所述差分信号发送电路的四只高电平控制使能三态门的使能控制端。
4.如权利要求1或2或3所述的RS485总线接口电路，其特征在于在所述第一支差分信号线RS485A和第二支差分信号线RS485B上，还包括一线路保护电路和一阻抗匹配电路，该线路保护电路包括保险丝Fl和F2、共模电感Ll和L2、玻璃放电管V1-V3、双向TVS 管D1-D3、信号限流电阻R20-R21，其中，保险丝Fl的一端接差分信号线RS485A的进线端， 保险丝F2的一端接差分信号线RS485B的进线端，所述保险丝Fl的另一端接所述玻璃放电管Vl的一端，并通过所述的共模电感Ll接于所述双向TVS管Dl的一端和所述信号限流电阻R20的一端，所述保险丝F2的另一端接所述玻璃放电管Vl的另一端，并通过所述的共模电感L2接于所述双向TVS管Dl的另一端和所述信号限流电阻R21的一端，所述的玻璃放电管V2和玻璃放电管V3是串联后再并联接于所述双向TVS管Dl的两端，该玻璃放电管V2 和玻璃放电管V3的中间连接点接地，所述的双向TVS管D2和双向TVS管D3是串联后再并联接于所述信号限流电阻R20的另一端和信号限流电阻R21的另一端，该双向TVS管D2 和双向TVS管D3的中间连接点接地，所述信号限流电阻R20的另一端为该线路保护电路差分信号线RS485A的出线端，所述信号限流电阻R21的另一端为该线路保护电路差分信号线 RS485B的出线端；所述阻抗匹配电路包括电性连接所述第一差分信号线RS485A出线端和 5V电源的偏置电阻R1，两端并联接于所述第一差分信号线RS485A出线端和所述第二差分信号线RS485B出线端的阻抗匹配电阻R2，电性连接所述第二差分 信号线RS485B出线端和地线的偏置电阻R3。
专利摘要本实用新型涉及RS485总线通信技术领域，尤其涉及一种RS485总线接口电路。本实用新型采用的技术方案如下RS485接口的差分信号发送电路部分，是由一三极管反相器、两组推挽式反相放大器和四只三态门构成，其中，所述的三极管反相器的输出端分别通过所述的第一只三态门和第二只三态门接于所述第一组推挽式反相放大器的两个推挽信号输入端，该第一组推挽式反相放大器的输出端接第一支差分信号线RS485A，所述的第二组推挽式反相放大电路的直接信号连通三极管反相器的输入端和第二支差分信号线RS485B。本实用新型通过两组推挽式反相放大器实现RS485差分信号的输出，有效地提升了输出信号的功率，使得该方案的通信距离可达2000米，可挂接的收发器可达64个，速信速率可达9600bps。
文档编号G06F13/40GK202126687SQ20112015895
公开日2012年1月25日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者傅锦青 申请人:福建省万华电子科技有限公司