深入解析SN65HVD3x：3.3-V全雙工RS-485驅(qū)動(dòng)器與接收器

在工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)通信等眾多領(lǐng)域，RS - 485通信標(biāo)準(zhǔn)憑借其長(zhǎng)距離傳輸、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。德州儀器（TI）的SN65HVD3x系列3.3 - V全雙工RS - 485驅(qū)動(dòng)器和接收器，為數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這個(gè)系列的產(chǎn)品。

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產(chǎn)品概述

SN65HVD3x系列包含SN65HVD30、SN65HVD31、SN65HVD32、SN65HVD33、SN65HVD34和SN65HVD35等型號(hào)。這些設(shè)備是三態(tài)差分線路驅(qū)動(dòng)器和差分輸入線路接收器，采用3.3 - V電源供電，適用于RS - 422和RS - 485數(shù)據(jù)傳輸，電纜長(zhǎng)度可達(dá)1500米。

產(chǎn)品特性

節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展性強(qiáng)

提供1/8單位負(fù)載選項(xiàng)，總線上最多可連接256個(gè)節(jié)點(diǎn)，大大提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在一些大型工業(yè)控制系統(tǒng)中，需要連接大量的傳感器和執(zhí)行器，這種高節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展性就顯得尤為重要。

高ESD保護(hù)

總線引腳的ESD保護(hù)超過15 - kV HBM，能有效抵御靜電放電對(duì)設(shè)備的損害，提高了設(shè)備在復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的可靠性。

可選驅(qū)動(dòng)輸出轉(zhuǎn)換時(shí)間

支持1 Mbps、5 Mbps和26 Mbps的信號(hào)速率，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇合適的速率，滿足多樣化的通信要求。

低功耗待機(jī)模式

低電流待機(jī)模式下電流小于1 μA，有助于降低系統(tǒng)功耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，在一些對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景中具有很大優(yōu)勢(shì)。

熱插拔保護(hù)

具備無干擾上電和掉電保護(hù)功能，適用于熱插拔應(yīng)用，避免在插拔設(shè)備時(shí)對(duì)總線造成干擾。

產(chǎn)品對(duì)比

不同型號(hào)的SN65HVD3x在信號(hào)速率、單位負(fù)載和使能功能上有所差異，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行選擇。

從表格中可以看出，如果需要高速數(shù)據(jù)傳輸，可以選擇SN65HVD30或SN65HVD33；如果對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)量要求較高，SN65HVD31、SN65HVD32、SN65HVD34和SN65HVD35的1/8單位負(fù)載選項(xiàng)會(huì)更合適。

引腳配置與功能

SN65HVD3x系列不同型號(hào)的引腳配置有所不同，主要包括總線輸入（A、B）、驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（D）、驅(qū)動(dòng)使能（DE）、接收使能（RE）、接收數(shù)據(jù)輸出（R）、總線輸出（Y、Z）等引腳。這些引腳的合理配置和使用，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備正常通信的關(guān)鍵。例如，驅(qū)動(dòng)使能引腳（DE）用于控制驅(qū)動(dòng)器的開啟和關(guān)閉，接收使能引腳（RE）用于控制接收器的工作狀態(tài)。

規(guī)格參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

規(guī)定了設(shè)備在各種條件下能夠承受的最大電壓、電流和溫度等參數(shù)。例如，電源電壓范圍為 - 0.3 V至6 V，任何總線端子（A、B、Y、Z）的電壓范圍為 - 9 V至14 V。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須確保設(shè)備的工作條件在這些額定值范圍內(nèi)，否則可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。

ESD額定值

總線引腳和GND的人體模型（HBM）ESD保護(hù)為±16000 V，所有引腳的HBM為 + 4000 V，充電設(shè)備模型（CDM）為 + 1000 V。這表明該系列產(chǎn)品具有較高的靜電防護(hù)能力，能夠在一定程度上避免靜電對(duì)設(shè)備的損害。

推薦工作條件

電源電壓推薦范圍為3 V至3.6 V，不同型號(hào)的信號(hào)速率有所不同，如SN65HVD30和SN65HVD33的信號(hào)速率可達(dá)26 Mbps。同時(shí)，還對(duì)差分負(fù)載電阻、輸入電壓、輸出電流等參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定。工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)盡量使設(shè)備在推薦工作條件下運(yùn)行，以保證設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。

典型特性

通過一系列的典型特性曲線，我們可以直觀地了解設(shè)備在不同條件下的性能表現(xiàn)。例如，驅(qū)動(dòng)輸出電壓與驅(qū)動(dòng)輸出電流的關(guān)系曲線、接收器閾值與環(huán)境溫度的關(guān)系曲線等。這些曲線可以幫助工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，提高系統(tǒng)的性能。

應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用信息

SN65HVD3x系列常用于異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜p工RS - 485網(wǎng)絡(luò)。全雙工實(shí)現(xiàn)需要兩對(duì)信號(hào)（四根線），允許每個(gè)節(jié)點(diǎn)在一對(duì)線上發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，在另一對(duì)線上接收數(shù)據(jù)。為了消除線路反射，每個(gè)電纜末端需要使用一個(gè)終端電阻（$R{T}$），其值應(yīng)與電纜的特性阻抗（$Z{0}$）匹配。

設(shè)計(jì)要求

• 數(shù)據(jù)速率與總線長(zhǎng)度：數(shù)據(jù)速率和總線長(zhǎng)度之間存在反比關(guān)系。數(shù)據(jù)速率越高，電纜長(zhǎng)度越短；反之，數(shù)據(jù)速率越低，電纜長(zhǎng)度可以更長(zhǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的需求選擇合適的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度。
• Stub長(zhǎng)度：節(jié)點(diǎn)與總線連接時(shí)，Stub（收發(fā)器輸入與電纜主干之間的距離）應(yīng)盡可能短。一般來說，Stub的電氣長(zhǎng)度或往返延遲必須小于驅(qū)動(dòng)器上升時(shí)間的十分之一。根據(jù)不同型號(hào)的最小驅(qū)動(dòng)器輸出上升時(shí)間，可以計(jì)算出最大的Stub長(zhǎng)度。
• 總線負(fù)載：RS - 485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，符合要求的驅(qū)動(dòng)器必須能夠驅(qū)動(dòng)32個(gè)單位負(fù)載（UL），1個(gè)單位負(fù)載代表約12 kΩ的負(fù)載阻抗。SN65HVD30和SN65HVD33是1/2 UL收發(fā)器，總線上最多可連接64個(gè)接收器；SN65HVD31、SN65HVD32、SN65HVD34和SN65HVD35是1/8 UL收發(fā)器，可支持最多256個(gè)接收器。

布局建議

在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，為了確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，需要遵循一些布局準(zhǔn)則。例如，將保護(hù)電路靠近總線連接器，以防止噪聲瞬變進(jìn)入電路板；使用$V{CC}$和接地平面提供低電感路徑；在收發(fā)器、UART和控制器IC的$V{CC}$引腳附近使用100 - nF至220 - nF的旁路電容等。

總結(jié)

SN65HVD3x系列3.3 - V全雙工RS - 485驅(qū)動(dòng)器和接收器具有多種優(yōu)秀特性，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的型號(hào)，并嚴(yán)格遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)要求和布局準(zhǔn)則，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。希望通過本文的介紹，能讓大家對(duì)SN65HVD3x系列產(chǎn)品有更深入的了解，在實(shí)際應(yīng)用中能夠更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

你在使用SN65HVD3x系列產(chǎn)品的過程中遇到過哪些問題？或者你對(duì)該系列產(chǎn)品有什么獨(dú)特的見解？歡迎在評(píng)論區(qū)留言分享！