ЖУРНАЛ СТА 3/1997

В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА 3/97 116 Средства объединения устройств системы Средства объединения устройств включают в себя кабель- ную продукцию, соединители и согласующие резисторы и будут называться далее средствами связи. Поскольку ре- альная конфигурация средств связи зависит от требований, обуславливаемых конкретным приложением и не установ- ленных стандартом EIA RS485, далее приводится ряд указа- ний по выбору средств связи. Данные указания выработаны, исходя из предположения, что для подключения устройств к линии связи не применяются элементы ответвления. Основными параметрами, определяющими критерии выбора кабеля, являются 1) скорость обмена, значение которой определяет длитель- ность передаваемого бита информации; 2)минимальный уровень сигнала на входе приемника, не- обходимый для распознавания передаваемых двоичных состояний; 3)максимально допустимый уровень искажений сигнала; 4)максимальная требуемая протяженность линии связи. Длительность информационного бита (T b ) определяет- ся минимально допустимым интервалом времени между переходами передаваемых двоичных состояний. Если на- пряжение сигнала в линии не успевает достичь уровня, со- ответствующего передаваемому двоичному состоянию до появления следующего перехода, указанный переход по- явится на входе приемника с некоторым временным сдви- гом, который приводит к возникновению межсимвольных искажений. При выборе кабеля должно быть учтено отно- шение длительности переднего фронта к длительности информационного бита (t r /T b ) в точке подключения наи- более удаленного приемника. Уровень сигнала, присутствующий на входе приемника, должен быть не менее его порога чувствительности. При этом минимальное значение входного напряжения долж- но выбираться с запасом в зависимости от интенсивности помех, воздействующих на линию связи и на приемник, допустимой вероятности появления ошибок, а также от до- пустимого уровня искажений сигнала на входе приемника. Для определения параметров кабеля необходимо задаться минимальным уровнем сигнала на входе самого удаленно- го приемника с учетом перечисленных факторов. Искажения сигнала определяются его временным сдви- гом относительно положения при передаче в идеальных условиях. Количественно искажения выражаются в про- центах от полной длительности информационного бита. При выборе кабеля следует учитывать допустимый уро- вень искажений на входе приемника, расположенного в самой удаленной точке линии связи. Методика определения параметров кабеля (Методика выбора кабеля) 1. Исходя из требуемого значения скорости обмена, вычис- лить длительность информационного бита по формуле: , где C — скорость обмена. 2. Задать минимальное напряжение сигнала (U 0 ), которое должно присутствовать на входе самого удаленного при- емника. 3. Задать максимальный допустимый уровень искажений сигнала ( δ , %) на входе самого удаленного приемника. 4. Задать максимальное требуемое значение длины кабеля (L, м). 5. Вычислить максимальное допустимое значение омического сопротивления кабеля длиной L по сле- дующей формуле: , где R l — полное омическое сопротивление кабеля длиной L; R c — сопротивление согласующего резистора, равное вол- новому сопротивлению кабеля; U мин — минимальное напряжение сигнала на выходе формирователя, равное 1,5 В; U 0 — минимальное напряжение сигнала, которое должно присутствовать на входе самого удаленного приемника. 6. Вычислить погонное сопротивление кабеля по формуле: , где r k — погонное сопротивление кабеля. 7. Руководствуясь справочными данными, выбрать кабель, волновое сопротивление которого равно принятому в п. 5, а погонное сопротивление — не более вычисленного в п. 6. 8. Вычислить длительность переднего фронта импульса (время нарастания сигнала от 10% до 90% его максималь- ного уровня), воспользовавшись параметрами выбран- ного кабеля: , где t r — длительность переднего фронта сигнала на входе самого удаленного приемника; C k — погонная емкость кабеля; R экв — эквивалентное активное сопротивление нагрузки формирователя, определяемое следующим образом: , r k * — погонное сопротивление выбранного кабеля; L — максимальное требуемое значение длины кабеля; R вх — входное сопротивление приемника; R c — сопротивление согласующего резистора, равное волновому сопротивлению кабеля; n — предполагаемое количество приемников, подключае- мых к кабелю; Z k — волновое сопротивление кабеля. 9. Установить реальное значение уровня искажений сигна- ла на входе самого удаленного приемника ( δ *), которое определяется отношением длительности переднего фронта сигнала, рассчитанной в п. 8, к полной дли- тельности информационного бита, значение которой установлено в п. 1, а также минимальным напряжением сигнала на входе самого удаленного приемника U 0 в соответствии с графиками, приведенными на рис. 15. Если полученный уровень искажений превышает допус- тимый согласно п. 3, следует повторить выбор кабеля. При этом кабель должен иметь меньшие значения по- гонного сопротивления и погонной емкости, чем вы- бранный в п. 7. Если не удается выбрать кабель с лучши- ми параметрами, следует снизить значение скорости обмена либо сократить протяженность линии связи. Графики, приведенные на рис.15, построены, исходя из предположения, что формирователь имеет максимально допустимую степень асимметрии выхода, приемник обла- дает наихудшей допустимой чувствительностью, а фрон- ты сигнала, распространяющегося по линии связи между самыми удаленными ее точками, имеют форму, близкую к обратной экспоненте. В реальных условиях искажения могут иметь характер, отличный от предположений, ис- пользованных при построении графиков. В реальных условиях разработчику нередко приходится решать обратную задачу, а именно, по имеющимся техни- ческим характеристикам приобретенных приемопере- датчиков, требуемой протяженности линии связи и пара-