Page 39 - 网络电信2023年9月刊
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图1 ＲS485转光纤模块原理图 图4 收发器模块原理图
图2 光模块信号端口
光模块通过ＲD和TD 2个引脚分别连接MAX14783E的DI和ＲO
引脚。在光模块没有接收到信号时，默认情况下ＲD输出的是高
电平，此时MAX14783E的控制引脚ＲE和DE都为低电平，芯片处
于接收状态，则A、B引脚处于高阻状态，但是由于上拉电阻和
下拉电阻的存在，A和B之间的电压差在2～6V之间，传输的电平
为逻辑1。
光模块主要包括光电子器件、光接口和功能电路，其结构 2.3 自动切换电路
如图3所示。其中光电子器件包括2部分:发射器和接收器 ［6］ 。 ＲS485转光纤模块的光电信号自动切换的功能是光模块的
发射器的功能是将ＲS485通讯芯片所要发送的电信号通过ＲD引 ＲD引脚通74LS00与非门输出与收发器模块中的ＲE和DE引脚连
脚输入到内部的驱动芯片，驱动发光二极管(LED)发出相应速率 接实现的。在默认情况下，ＲD为高电平，通过一个74LS00与非
的调制光信号; 接收器的功能是通过光探测二极管将一定速率 门输出低电平，与非门的输出与ＲE和DE引脚连接，此时ＲE被
的光信号转换为电信号。经过前置放大电路可以输出相应速率 使能，ＲS485收发器处于接收状态。当需要发送光模块接收到
的电信号到TD引脚。当光信号的功率小于一定的值时，光纤信 的数据时，光模块接收到1，则与默认情况相同接收器发送的数
号侦测引脚SD则会输出警告信号。 据由连接到 A、B引脚的上拉电阻和下拉电阻决定，发送的数据
2.2ＲS485通讯芯片 为逻辑1。光模块接收到0，则通过74LS00输出1，则使能DE引
通讯芯片选用MAX14783E，可以进行高速率半双工ＲS485通 脚，ＲS485收发器自动切换为发送状态，发送数据为光模块接
信，原理图如图4所示。其具有最高42Mbps的传输速率，工作温 收到的0。
度可达－40～125℃，该芯片最多可支持32个从节点。ＲS485通
2.4 保护电路
讯芯片的数字逻辑是根据 A、B引脚之间的电压差来确定的。作 ＲS485通信在工业控制中可能会处于非常恶劣的环境，
为发送器，A、B之间的电压差为2～6V表示逻辑1，－2～－6V表 如静电放电、电磁干扰、雷击引起的瞬变电压等 ［7］ 。对于
示逻辑0。作为接收器，A、B之间的电压差大于200mV表示逻辑 预防静电放电问题，通常采用的方法是降低器件对瞬变干
1，小于－200mV表示逻辑0。 扰的敏感度。本设计中的保护电路主要包含TVS双向二极管
图3 光模块结构图 SESM712、瞬态阻塞单元TBU－CA085－200MA和气体放电管(GDT)
SG3D05B090。这种类型的保护方案由主保护和次级保护两级保
护组成。
次级保护由SESM712提供，原理图如图5所示，其由2个双向
TVS二极管组成，可以保护具有不对称工作电压(－7～12V) 的
ＲS485应用免受静电放电(ESD)、电气快速瞬变(EFT) 和雷击浪
涌造成的损害 ［8］ 。对于ESD和EFT可以提供4级保护，但是对电
涌的保护只能到达2级 ［9］ ，为了提高电涌保护级别，本设计特
地增加了瞬态阻塞单元TBU和气体放电管GDT。
TBU作为主保护器件，其伏安特性曲线如图6所示，在电路
正常工作时，TBU具有低阻抗，此时它对电路几乎没有影响，但
是当发生过流时，TBU中的电流将会上升至触发电流ITＲIG，
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