Перейти к содержанию

THVD1450 и семейство THVD14xx — трансиверы RS-485 Texas Instruments

THVD1450 — трансивер RS-485 Texas Instruments, который работает от 3,3 и от 5 В, держит на линиях ±18 кВ по IEC 61000-4-2 и сам выдаёт единицу на простаивающей шине. Разбираем по даташиту выводы в трёх корпусах, семейство THVD14xx, уровни, токи и тайминги, а также чем он удобнее MAX485 на плате с микроконтроллером на 3,3 В.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

THVD1450 (Texas Instruments) — полудуплексный трансивер RS-485 и RS-422 из семейства THVD14xx. В одном корпусе передатчик и приёмник на общей паре A и B, направление переключают выводы DE и RE — как у MAX485 и SN75176. Отличия — в питании 3–5,5 В, расширенном синфазном диапазоне ±15 В, встроенной защите линий от электростатики и помех по IEC и в сдвинутых порогах приёмника, которые дают единицу на простаивающей шине без внешних резисторов. Устройство шины и согласование — в статье «RS-485», протокол — в статье «Modbus RTU».

Коротко

  • Питание — 3–5,5 В; логические входы — единица от 2 В, предел 5,7 В.
  • Шина — синфазный диапазон ±15 В, нагрузка 1/8 единичной (до 256 узлов), до 50 Мбит/с.
  • Failsafe — R = 1 при обрыве, замыкании и простое шины, без резисторов смещения.
  • Защита линий — ±30 кВ HBM, ±18 кВ контактный и ±25 кВ воздушный разряд по IEC 61000-4-2, ±4 кВ EFT.
  • Ток — 2,4 мА тип. (3 мА макс.) при работе, 0,1 мкА тип. в выключенном состоянии; −40…+125 °C.
  • Корпуса — SOIC-8, VSSOP-8 и VSON-8 3 × 3 мм.

Выводы

THVD1450, вид сверху: 1 R, 2 RE (инверсный), 3 DE, 4 D, 5 GND, 6 A, 7 B, 8 VCCTHVD14501R2/RE3DE4D5GND6A7B8VCCвид сверху
THVD1450 в корпусе SOIC-8 (D), VSSOP-8 (DGK) или VSON-8 (DRB), вид сверху
Вывод (D, DGK, DRB)ОбозначениеНазначение
1Rвыход приёмника
2RE (инверсный)разрешение приёмника, активный низкий; внутренняя подтяжка 2 МОм к VCC
3DEразрешение передатчика, активный высокий; внутренняя подтяжка 2 МОм к GND
4Dвход передатчика; внутренняя подтяжка к VCC
5GNDобщий провод
6Aнеинвертирующая линия шины
7Bинвертирующая линия шины
8VCCпитание 3–5,5 В
площадка (только DRB)—электрически не подключена; для теплоотвода соединяют с GND

Номера выводов одинаковы во всех трёх корпусах THVD1450. Полнодуплексные THVD1451 и THVD1452 разведены иначе: у THVD1451 (8 выводов, без DE и RE) питание на выводе 1, приёмник на A, B (8, 7), передатчик на Y, Z (5, 6); у THVD1452 — 10 или 14 выводов.

Семейство THVD14xx

МодельДуплексВыводы разрешенияСкоростьУзлов
THVD1410полуDE, REдо 500 кбит/с256
THVD1450полуDE, REдо 50 Мбит/с256
THVD1451полныйнетдо 50 Мбит/с256
THVD1452полныйDE, REдо 50 Мбит/с256

THVD1410 с медленными фронтами (у передатчика 250–680 нс) даёт меньше помех и мягче к плохо согласованным отводам; THVD1450 с фронтами 1–6 нс нужен там, где скорость выше нескольких сотен килобит в секунду.

Электрические характеристики

Типичные значения — при 25 °C и 5 В, пределы — во всём диапазоне температур и питания (разд. 7.4 и 7.7).

ПараметрЗначение
Дифференциальный выход на 54 Омот 1,5 В (3,5 В тип.)
Дифференциальный выход на 100 Омот 2 В (4 В тип.)
Выход на 60 Ом при VCC 4,5–5,5 Вот 2,1 В — запас для PROFIBUS
Синфазное напряжение на выходе1–3 В (VCC / 2 тип.)
Ток короткого замыкания передатчикадо ±250 мА при −7…+12 В
Порог приёмника, ростот −100 до −20 мВ
Порог приёмника, спадот −200 до −130 мВ
Гистерезис30 мВ тип.
Входной ток линии при 12 В50 мкА тип., 125 мкА макс.
Выход R при ±8 мАединица от VCC − 0,4 В, ноль до 0,4 В
Логические входыединица от 2 В, ноль до 0,8 В
Ток: передатчик и приёмник включены2,4 мА тип., 3 мА макс., без нагрузки
Ток: только приёмник700 мкА тип., 960 мкА макс.
Ток: всё выключено (DE = 0, RE = 1)0,1 мкА тип., 1 мкА макс.
Тепловое отключение170 °C

Предельные режимы: питание до 7 В, линии A и B — ±18 В относительно GND, логические входы — от −0,3 до 5,7 В. Наш вывод: при питании 3,3 В входы D, DE и RE по предельным режимам выдерживают 5 В, но рабочие условия ограничивают их напряжением питания — для 5-вольтового микроконтроллера трансивер лучше питать от 5 В, а выход R согласовать с входом по уровню.

Тайминги THVD1450

ПараметрЗначение
Фронт передатчика (54 Ом, 50 пФ)1–6 нс (3 нс тип.)
Задержка передатчика10 нс тип., 20 нс макс.
Включение передатчика при RE = 020 нс тип., 50 нс макс.
Включение передатчика из выключенного состояния (RE = 1)2,5 мкс тип., 10 мкс макс.
Задержка приёмника25 нс тип., 40 нс макс.
Включение приёмника из выключенного состояния (DE = 0)4 мкс тип., 14 мкс макс.

Наш вывод: если программа держит DE = 0 и RE = 1 между кадрами ради 0,1 мкА, после включения передатчика нужно выждать до 10 мкс, иначе начало стартового бита потеряется; при скоростях Modbus RTU это меньше одного бита на 9600 бит/с (104 мкс), но на 115 200 бит/с (8,7 мкс) — уже больше бита.

Failsafe и согласование

Пороги приёмника THVD14xx смещены в отрицательную сторону, поэтому вся неопределённая зона лежит ниже нуля: сигнал больше +200 мВ всегда даёт единицу, меньше −200 мВ — ноль, а ноль вольт, который получается при обрыве, замыкании A с B или на шине без активного передатчика, тоже даёт единицу. Это то, что у MAX485 приходится делать резисторами смещения линии. Согласующие резисторы на концах линии по-прежнему нужны — их подбирают под волновое сопротивление кабеля («Согласующий резистор»), а предельную длину линии для скорости можно прикинуть в калькуляторе «Длина кабеля RS-485».

Для микроконтроллеров только на 3,3 В есть и другие трансиверы с выводами MAX485 — например, SP3485 с питанием 3,3 В ± 5 % и SN65HVD72, — а для 5 В и меньшего тока — SN65HVD3082E.

Частые вопросы

Можно ли поставить THVD1450 вместо MAX485?

По выводам — да: в корпусе SOIC-8 у THVD1450 та же разводка R, RE, DE, D, GND, A, B, VCC на выводах 1–8. Отличия в пользу THVD1450: питание 3–5,5 В вместо 4,75–5,25 В, нагрузка 1/8 единичной (256 узлов против 32), встроенный failsafe на простаивающей шине и защита линий ±18 кВ. Если на плате стоят резисторы смещения линии, их можно оставить — они не мешают, но расчёт нагрузки шины нужно повторить.

Нужны ли THVD1450 резисторы смещения линии?

Для самой микросхемы — нет. Её пороги сдвинуты: положительный не выше −20 мВ, отрицательный не ниже −200 мВ, поэтому при нуле на входе — обрыв, замыкание A с B или шина без передатчиков — выход R держит единицу. Наш вывод: смещение остаётся нужным, если на той же шине есть старые приёмники с симметричным порогом ±200 мВ, например MAX485.

Что будет, если вывод DE оставить неподключённым?

Передатчик выключится: у DE внутренний резистор 2 МОм к земле. У RE — 2 МОм к питанию, поэтому неподключённый RE выключает приёмник, а у D — подтяжка к питанию, и при включённом передатчике и свободном D линия A будет выше B. Наш вывод: на время загрузки микроконтроллера, пока его выводы — входы, трансивер не мешает другим узлам шины.

Источники

  1. Texas Instruments. THVD14xx 3.3-V to 5-V RS-485 Transceivers with ±18-kV IEC ESD Protection (SLLSEY3E, May 2018, revised May 2019) — с. 1 — свойства и корпуса; разд. 5 — сравнение THVD1410, THVD1450, THVD1451, THVD1452; разд. 6 — выводы D, DGK, DRB; разд. 7.1–7.4 — предельные режимы, ESD, рабочие условия (3–5,5 В, ±15 В на линиях, 50 Мбит/с, −40…+125 °C); разд. 7.7 — постоянные характеристики (VOD, пороги −200…−20 мВ, гистерезис 30 мВ, токи потребления); разд. 7.8 — тайминги; разд. 9.3–9.4 — подтяжки DE, RE и D, failsafe; разд. 10.2.1.4 — failsafe при обрыве, замыкании и простое шины
  2. Maxim Integrated (Analog Devices). MAX481/MAX483/MAX485/MAX487–MAX491/MAX1487 (19-0122, Rev 10, 9/14) — архивная копия официального файла; та же разводка 8 выводов, питание 4,75–5,25 В, вход приёмника 12 кОм (32 узла), порог ±0,2 В без смещения — для сравнения

Нашли ошибку?

Смотрите также