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I parametri elettrici della RS-232

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La tensione di uscita da un trasmettitore RS232 deve essere compresa in valore assoluto tra 5V e 25V (quest'ultimo valore ridotto a 13V in alcune revisioni dello standard). A volte le tensioni in uscita sono intenzionalmente diminuite a +/- 6V anziché 12V per permettere minori emissioni EMC, peraltro sempre critiche, e favorire maggiori velocità di trasmissione.

Il ricevitore deve funzionare correttamente con tensioni di ingresso comprese, sempre in modulo, tra i 3V ed i 25V. Molti ricevitori commerciali considerano semplicemente una tensione di soglia al valore di +2V (sopra viene riconosciuto un segnale alto, sotto uno basso) anche se ciò non è pienamente aderente alla norme. E' però una scelta utile per effettuare una trasmissione "rs232" con livelli TTL...

L’impedenza di uscita del trasmettitore deve in ogni situazione essere maggiore di 300 ohm; l’impedenza di ingresso deve essere compresa tra i 3 ed i 7 kohm, anche a dispositivo spento. La corrente prelevabile in uscita mantenendo i corretti valori logici deve essere di almeno di 1.6 mA (potrebbe però essere maggiore, anche di un ordine di grandezza) e nel caso di corto circuito deve comunque essere minore di 100mA.

Infine lo slew-rate (cioè la pendenza del grafico del segnale nel passare da 1 a 0 o viceversa) deve essere minore di 30V/us per evitare eccessive emissioni elettromagnetiche.

Come collegare una porte TTL o CMOS alla RS232

In genere i segnali utilizzati dai sistemi digitali sono "TTL compatibili", cioè variano tra 0 e 5V, oppure variano tra 0 V e 3,3 V: non sono quindi direttamente compatibili con la standard RS232. In commercio esistono appositi traslatori di livello che hanno il compito di fornire sia in trasmissione che in ricezione gli opportuni livelli pur non modificando la forma del segnale trasmesso.

Alcuni integrati (per esempio i classici 1488 e 1489, rispettivamente un trasmettitore ed un ricevitore, ambedue a quattro canali) sono molto usati in sistemi in cui è presente (oltre all'alimentazione logica di  5V o 3.3V ) anche un'alimentazione duale a +/-12V.

Questi integrati, come praticamente tutti i circuiti di questo tipo, contengono un inverter per ciascun canale e quindi, per esempio, se in ingresso è presente una tensione di -12V (cioè "uno" logico)  in uscita saranno ovviamente presenti 5V (cioè "uno" logico).

L'uso di questi integrati è semplice ma non è sempre attuabile a causa della necessità di disporre di tre alimentazioni: si pensi per esempio alle apparecchiature alimentate a batteria. Il MAX232 (ed integrati simili, fatti da un po' tutti i produttori di semiconduttori) è un circuito integrato che permette il collegamento tra logica TTL o CMOS a 5V e le tensioni RS-232, partendo solo da un'alimentazione a 5V.

Per ottenere la tensione positiva e negative necessarie per il funzionamento dell'integrato è usata una configurazione a pompa di carica, costituito da circuiti interni all'integrato e quattro condensatori esterni. La capacità effettiva dipende dal tipo di integrato e dalla relativa frequenza di commutazione; a volte i condensatori sono presenti all'interno dell'integrato stesso. Sono disponibili anche integrati che richiedono un'alimentazione di soli 3.3V (p.e. il MAX3232).

La sezione ricevente del MAX232 è costituita da due porte invertenti che accettano in ingresso una tensione di +/- 12V (o altra tensione compatibile allo standard RS232) ed in uscita presentano un segnale TTL compatibile.

La sezione trasmittente ha due driver invertenti con in ingresso TTL compatibile e capaci  di erogare a vuoto una tensione di poco meno di +/- 10V, compatibile con lo standard RS232.

Un circuito a pompa di carica

Per ricavare le tensioni positive e negative necessarie per garantire i livelli richiesti dalla RS232 è pratica comune utilizzare un duplicatore ed un invertitore di tensione a pompa di carica.

rs232 - Circuito a pompa di carica (immagioni A, B, C e D)

Le figure A e B mostrano come viene ottenuto il raddoppio della tensione. Una immagine che rende l'idea è quella di un contenitore (C2) che preleva acqua da una fonte e la riversa in un secondo contenitore (C1) posto a maggiore altezza. Più in dettaglio:

Da notare che, nel funzionamento normale, il processo non può mai interrompersi in quanto il carico collegato a C1, non disegnato, assorbe corrente e quindi tende a scaricare C2 stesso.

Analogamente le figure C e D mostra l'inversione di tensione:

Il limite dei circuiti a pompa di carica è la limitata quantità di corrente disponibile: infatti se prelevo corrente da C1 questo tende a scaricarsi, facendo scendere la tensione; la corrente generata da un circuito integrato tipo Max232 è generalmente tutta utilizzata per il solo funzionamento del driver e quindi non è disponibile per altri circuiti.

L'interfaccia seriale RS-232: indice

  1. Le caratteristiche generali delle interfacce seriali
  2. I parametri elettrici della RS-232
  3. La piedinatura del connettore RS-232 del PC

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