随着工业网络变得更快、范围更远，RS-485 通信标准的性能逐渐接近其极限。许多使用 RS-485 通信的工程师可能会对速度和距离的不足感到不满意，但又担心更换通信标准的复杂性，希望能够在不改变 RS-485 的前提下提升性能。为此，本文将介绍 ADI 的 MAX22500 系列，它在保持 RS-485 标准的同时可实现长距离和高速通信。

RS-485 高速长距离传输的困境

RS-485 标准具有出色的抗噪性，广泛用于工业网络中设备之间的通信。然而，随着近年来工业网络的发展，高速和长距离传输成为挑战。RS-485 标准最初开发是为了支持高达 10Mbps 的数据速率和高达 1.2 公里的通信距离。但是两者不可能同时实现，这是因为 RS-485 标准中存在速度和距离之间的权衡，速度越高，通信距离越短。

这种权衡有一个经验法则，在一般的 RS-485 标准中，数据速率 (bps) 和距离 (m) 的乘积不超过 10 的 8 次方。换句话说，在 10Mbps 传输速率的情况下，通信距离限制在大约 10~15m。近年来，虽然出现了以 30~40Mbps 数据速率运行的 RS-485 收发器，但实际上它们只能传输几米的短距离。

另一方面，工业网络变得越来越庞大和复杂。在现代工业控制系统中，需要以 30~40Mbps 的通信速度传输约 100 米的情况并不少见，但这在传统的 RS-485 标准下是难以实现的。

为什么高速和长距离传输如此困难？这是因为高速和长距离传输对信号有负面影响。信号在传输过程中会受到电缆和其他事物的影响，并逐渐降低质量。因此，如果传输超过一定距离，输出波形将被压缩，导致难以准确读取信号。随着传输速度和距离的增加，影响会更大。

ADI MAX22500 系列：兼顾高速和长距离传输的 RS-485 收发器

基于上述背景，ADI 推出了 MAX22500 系列 RS-485 收发器，该系列产品能够同时实现高速和长距离通信。它支持高达 100Mbps 的数据速率，并且可以通过 15V ±CMR 减少信号衰减。如果您目前对 RS-485 通信性能感到不满，只需将组件更换为 MAX22500 系列，即可在不改变通信标准的情况下提高速度和距离。另外，MAX22500E / MAX22502E 采用 5V 电源供电，并支持下文将介绍的预加重功能，而 MAX22501E 则由 3~5V 电源供电。

MAX22500 系列的特点

MAX22500 系列的一个关键特性是驱动能力和抗噪性显著提升。与传统产品相比，两者都得到了数倍的改进，这使得实现远距离和高速通信成为可能。

如前文所述，RS-485 标准中通信速度 (bps) 和距离 (m) 的乘积通常限制在 10 的 8 次方左右。但是 MAX22500 系列可以将其提高到大约 10 的 9 次方，实现了约 10 倍的传输性能提升。

下图 (图5) 显示了使用 MAX22500E 以 100Mbps 的数据速率传输 10m Cat5e 电缆的眼图。从图中可以看出，孔径高度为 ±2V，可确保高传输质量。与传统的 RS-485 收发器相比，MAX22500 系列的性能得到了极大的提高。

什么是预加重功能？

MAX22500E / MAX22502E 的预加重功能 (Pre-emphasis) 是实现更高性能的关键。预加重 (pre-emphasis) 是指在信号传输前预先对信号进行增强 (emphasis)。这是一项通过在传输信号之前预先加重信号来防止信号质量下降的功能。具体来说，它通过在传输前提前将由于电缆和其他因素的影响而导致波形失真的部分提升到更高的水平，可以最大限度地减少传输后波形的劣化。下图 (图6) 为预加重函数的概念图：

预加重函数的效果

预加重功能对信号波形的改善有多大？下图 (图7) 对比显示了在无预加重功能及使用预加重功能这两种情况下，MAX22500E 在数据速率为 50Mbps 时通过 100m Cat5e 电缆的眼图。

左侧显示了不使用预加重功能传输 50Mbps 信号通过 100m 电缆的情况。虽然孔径高度为 ±0.7V，但可以看出，由于高速、长距离传输，信号质量略有下降。右侧显示了使用预加重功能传输 50Mbps 信号通过 100m 电缆的情况。可以看到，当孔径高度已加宽至 ±1V 时，眼图更加清晰。显然，预加重功能可确保更高的传输质量。 

MAX22500 系列中通信距离与速度的关系

在 MAX22500 系列中，通信距离和速度有什么关系？下图 (图8) 展示了标准 RS-485 规范与 MAX22500E 在通信距离与速度上的对比。对于 MAX22500E，当禁用或启用预加重功能时，图中分别列出了相应的数据。

从该图中可以看出，即使在不启用预加重功能的情况下，MAX22500 系列明显高于传统的 RS-485 标准。在相同的距离上，它可以以更快的数据速率传输。随着传输距离的增加，最大数据速率会降低，但可以通过启用预加重功能来解这种下降趋势。通过利用预加重功能，能够实现更高速率和更长距离的传输。

需要注意的是，使用预加重功能时，通信对端的设备也必须具有预加重功能。如果对端不具备预加重功能，可以禁用预加重功能。此外，MAX22500 系列还提供了不支持预加重功能的型号 (如 MAX22501E)，用户可以根据应用需求选择最合适的型号。

总结

本文我们介绍了 ADI 的 MAX22500 系列，该系列在 RS-485 标准下实现了长距离与高速通信的兼顾。通过使用 MAX22500 系列，仅需更换部件即可显著提升 RS-485 的通信性能。此外，该系列均提供可试用的评估板。欲了解关于更多 ADI 相关方案或技术信息，请与骏龙科技当地的办事处联系或点击下方「联系我们」，提交您的需求，骏龙科技公司愿意为您提供更详细的技术解答。