RS-485 台架故障排查：先區分終端匹配、支線與閒置偏壓

先畫出電氣路徑

在同一張圖上畫出主幹兩端、每個分支點、收發器介面與設備內建終端匹配。半雙工通訊共用一對訊號線時，通常採用匯流排主幹搭配短支線。終端匹配用來匹配傳輸線的特性阻抗，並不是在每台設備上各放一個電阻。ADI 的 AN-960 說明了兩端並聯終端匹配與接收器失效安全保護之間的基本關係。AN-960

常見的 120 Ω 電纜，通常在兩個電氣端點各使用 120 Ω 終端電阻。應將設備上的「120 Ω」開關、板載電阻與外接電阻一併計算，不能只計端子外面的兩個電阻。如果電纜規格不同，應重新檢查其差動特性阻抗與完整電路。

在斷電且其他並聯路徑已隔離的情況下，兩個理想的 120 Ω 電阻並聯會得到 60 Ω。這是運用歐姆定律檢查配置，不能取代特性阻抗量測。偏壓網路、收發器與保護元件也會影響實際電表讀值。解讀讀值前應先記錄電路條件，不要一看到偏離 60 Ω 的數值就歸因於線束故障。

三種症狀採用不同的比較

這些關聯有助於規劃檢查，但僅憑波形形狀無法判定根因。比較電氣條件前，先確認定址、訊框格式、傳輸方向控制與訊息記錄均未改變。僅由一個節點傳送的檢查，也應與所有節點均已釋放匯流排的閒置檢查分開。

支線限制取決於上升時間

TI 的《RS-485 設計指南》SLLA272D 第 6 節提供一個支線初步篩選公式：

L ≤ tᵣ × v × c ÷ 10

其中 L 為支線長度，tᵣ 為驅動器輸出從 10% 到 90% 的上升時間，v 為電纜傳播速度相對於光速的比例，c 約為 3×10⁸ 公尺/秒。此公式適用於該設計指南中的支線條件，不能證明所有設備都適用。SLLA272D，第 6 節

假設電纜傳播速度為 0.67c，並保持其他條件相同，可得到：

這些是示範計算，並未使用特定設備的實測邊緣。如果更換收發器後，一公尺支線開始出現問題，只比較設備的最高鮑率並不足夠。降低 UART 鮑率，不一定會改變每次設備跳變的上升時間。下一步應取得實際收發器在相關電源與負載條件下的邊緣規格或波形，並檢查實際支線路徑。

是否省略終端匹配，需要另外判斷

TI 在 2026 年 3 月修訂的 SSZTB23A 中討論了某些鏈路可能不需要終端匹配的情況：網路往返傳播時間相對於單一位元時間非常短。是否適用，取決於反射衰減與接收器取樣的條件。這與上一節根據訊號邊緣進行支線初步篩選所處理的問題不同。單一「低速」標籤不能取代這兩項判斷。SSZTB23A，第 1–3 頁

繼續以 0.67c 作為假設，100 公尺線路的往返傳播時間約為 1 微秒。在 9600 位元/秒時，一個位元約持續 104 微秒；在 115200 位元/秒時，約為 8.68 微秒。改變速率會改變可供反射衰減的相對時間。不過，這些數值省略了節點、連接器、設備輸出特性與實際取樣點，因此不能直接作為移除終端匹配的依據。

如果低功耗很重要，也可比較其他終端匹配方法。並聯終端匹配會增加驅動器負載。AC 終端匹配結合電阻與電容，以降低穩態電流，但會引入 RC 效應。是否適用，取決於鏈路波形、資料速率與元件設計，而不只是待機電流。

閒置偏壓無法修復傳輸線反射

終端匹配處理傳輸線的匹配；閒置偏壓則在沒有驅動器傳送時，建立明確的接收器狀態。AN-960 區分了傳統接收器閾值、外部偏壓，以及具有真正失效安全功能的接收器。設備支援開路保護，不代表在所有閒置、短路與雜訊條件下，都不需要外部設計措施。AN-960，失效安全偏壓

實際檢查時，先確認設備的接收器閾值、遲滯與失效安全規格。讓每個驅動器都進入非傳送狀態，再觀察閒置差動電壓、接收器輸出與訊框錯誤記錄。如果需要調整外部偏壓，僅改變該項，並計入兩端終端匹配與每個節點的負載。不要直接照搬另一塊電路板的電阻值。

共模範圍須另外檢查。兩條訊號線之間的電壓差足夠，不代表它們相對於接收器參考地的電壓仍在允許範圍內。涉及不同供電域、地電位差或隔離配置時，應依設備電路與收發器文件處理；增加終端匹配無法解決此問題。TI RS-485 設計問答，第 4 節

可追溯的台架比較

在與現場電力系統隔離的低壓台架上，準備兩端設備、規格已知的電纜、已定義的傳送與接收訊息記錄，以及適合該介面及其共模範圍的量測工具。先依設備說明確認電源、探棒連接與參考點。更換電阻或配線前應斷電。若不具備合適的差動量測條件，不要嘗試將一般探棒的接地夾連接到未知電位。

1. 保存基準。 記錄收發器型號、電纜型號與長度、支線長度、終端匹配與偏壓。另記錄電源、鮑率、訊息格式與驅動器使能時序，並保存目前可重現的錯誤或波形。
2. 選擇一個變數。 依上方症狀表，僅改變終端匹配配置、支線長度或閒置偏壓中的一項。其他參數均保持基準設定。
3. 在相同觀察視窗內重測。 事先定義傳送訊框數或持續時間、波形觀測點、錯誤定義與結束條件。保存成功訊框、錯誤訊框、逾時與對應波形；只寫「通訊正常」並不足夠。
4. 恢復基準以便核對。 條件允許時，恢復原始配置，觀察症狀是否隨之再現。如果沒有再現，應保留溫度、連接狀態或間歇事件等其他可能解釋。
5. 決定下一步。 如果改動影響了症狀，應擴大驗證至實際的節點、電源與環境範圍。如果改動的效果不一致，應繼續檢查方向控制、接點、供電或量測方法，而非一次加入更多改動。

附件提供空白記錄表、填有計畫值的範例與欄位說明。範例中的接收訊框、錯誤訊框、電壓、實測上升時間與結論均為空白，應由使用者填入實際結果。表格不會自動判定通過。驗收數值來自具體系統要求、設備條件與議定的測試設計。

更換設備或電纜、改變主幹或支線、增減節點、變更終端匹配開關，或改變電源參考時，都應重新檢查原本的台架結論。如果出現發熱、異常電流、超出設備限值，或無法確定量測參考點，應停止使用該配置，先檢查電路與量測條件。

相關應用筆記：單對乙太網路與供電台架評估。兩者都需要明確定義資料路徑與供電條件，但 RS-485 的終端匹配、閾值與測試結論不能直接套用於乙太網路介面。

摘要

本文區分三個 RS-485 故障排查問題：匯流排兩端的終端匹配、支線反射，以及匯流排閒置時的接收器行為。文中提供上升時間計算、獨立的傳播時間範例，以及只改變一個變數的可重複台架比較。計算範例使用假設值，附件的量測欄位為空白。MTTJ 尚未進行硬體測試，也未建立產品資格驗證限值。

來源核查日期：2026 年 9 月 30 日。主要資料為 TI SLLA272D（2021 年 5 月修訂）、SSZTB23A（2026 年 3 月修訂）、ADI AN-960，以及 TI RS-485 設計問答的相關章節。本文的資料研究與編輯使用了 AI 輔助。MTTJ 編寫了示範計算與台架步驟，尚未進行實體測試。