利用现场总线提升速度，扩大覆盖范围 PROCENTEC等行业专家的数据显示

PROCENTEC等行业专家的数据显示，采用基于RS-485现场总线技术(PROFIBUS?)的应用在持续增长，工业以太网(PROFINET)应用也在快速增长。2018年，全球共安装6100万个PROFIBUS现场总线节点， PROFIBUS过程自动化(PA)设备同比增长7% 。PROFINET安装基数为2600万个节点，仅2018年安装的器件数量就达到5100万。
随着RS-485现场总线采用率的稳定增长，同时工业4.0加快了智能互联工厂的发展，我们需要确保不断优化现场总线技术，为智能系统提供支持。经过优化的现场总线技术必须仔细权衡EMC稳定性和数据传输可靠性这两个因素。
不可靠的数据传输会降低整体系统性能。在运动控制应用中，现场总线一般用于对单轴或多轴电机实施闭环位置控制。这些电机一般处于高数据速率、长电缆传输线状态，如图1所示。如果位置控制不可靠，那么实际性能会下降，次品率上升，进而导致工厂生产率降低。在无线基础设施应用中，现场总线一般用于对天线实施倾斜度/位置控制，因此准确的数据传输至关重要。在运动控制和无线基础设施应用中，需要提供不同级别的EMC保护，具体如图1所示。运动控制应用通常处于电噪声环境中，这可能导致数据误差。对于无线基础设施，则必须为其提供保护措施，避免在裸露的环境中间接遭受雷击损坏。
对于这些要求严苛的应用，需要仔细检查RS-485收发器的电缆时序性能，以确保系统可靠性和EMC特性。本文将介绍几个重要的系统时序和通信电缆概念；阐述一些关键性能指标，包括时钟和数据分配、电缆驱动能力；并展示使用下一代ADM3065E/ADM3066ERS-485收发器为工业应用带来的优势。
时序性能
为了在高数据速率下通过长电缆实现可靠的数据传输，必须考虑影响RS-485的一些重要因素，例如通常与低压差分信号(LVDS)有关的抖动和偏斜等时序性能概念。RS-485收发器和系统电缆造成的抖动和偏斜都需要考虑。

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图1.RS-485的EMC、数据速率和电缆长度要求
抖动和偏斜
抖动可以量化为时间间隔误差；即信号跃迁的预期到达时间和实际到达时间之间的差值。在通信链路中，有多种因素会导致抖动。基本上，每种导致抖动的因素都可以描述为是随机或确定性的。随机抖动可以通过高斯分布描述，一般源于半导体内部的热噪声和宽带散射噪声。确定性抖动则来自通信系统内部；例如，占空比失真、串扰、周期性外部噪声源或码间干扰。对于使用RS-485标准的通信系统，数据速率低于100 MHz ，确定性抖动更明显。
峰峰值抖动是衡量确定性来源产生的系统抖动总体性能的有用指标。其可以在时域中测量，具体是通过在同一显示屏上叠加大量信号跃迁（一般被称为眼图）。使用无限持续的示波器显示屏或者使用示波器的内置抖动分解软件来实现，如图2所示。2 ，如图2所示。2

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图2.时间间隔误差、抖动和眼图
重叠跃迁的宽度为峰峰抖动，中间的空白区域称为眼。这个眼是接收节点在RS-485长电缆的远端可以采样的区域。眼宽越大，接收节点可以采样的窗口越宽，且可以降低错误接收位的风险。可用眼主要受来自RS-485驱动器和接收器，以及互联电缆的确定性抖动影响。