RS-485 120Ω 종단저항 의미

RS-485 통신 배선도를 보면 A와 B 선 사이에 120Ω 저항이 연결된 것을 자주 볼 수 있습니다. 이 저항을 종단저항(Termination Resistor)이라고 합니다.

종단저항의 목적은 통신선 끝에서 발생하는 신호 반사(Reflection)를 줄여 통신 오류를 방지하는 것입니다.

가장 간단하게 보면

120Ω 종단저항 = RS-485 케이블의 특성 임피던스와 맞춰 신호 반사를 줄이는 저항

이라고 이해하면 됩니다. Texas Instruments는 RS-485에서 120Ω을 대표적인 케이블 특성 임피던스로 사용하며, 종단저항도 이에 맞춰 120Ω을 사용하는 것이 기본이라고 설명합니다.

왜 하필 120Ω일까?

RS-485에서는 보통 트위스티드 페어(Twisted Pair) 케이블을 사용합니다.

이 케이블에는 일반 저항과 별도로 고속 신호가 진행할 때 보이는 특성 임피던스(Characteristic Impedance)가 있습니다.

일반적인 RS-485 케이블은 약 100~120Ω 또는 그 부근의 특성 임피던스를 가지며, RS-485에서는 120Ω이 대표적인 기준값으로 사용됩니다.

따라서 케이블 끝에 같은 값의 저항을 연결해

케이블 약 120Ω ↔ 종단저항 120Ω

으로 맞춰주는 것입니다.

종단저항이 없으면 어떻게 될까?

통신신호가 케이블 끝까지 도달하면 신호에너지가 일부 되돌아올 수 있습니다.

이를 신호 반사라고 합니다.

반사된 신호가 원래 신호와 겹치면 파형이 흔들리거나 왜곡되어 수신기가 0과 1을 잘못 판단할 수 있습니다.

특히

통신속도가 빠르거나

케이블이 길거나

전기적 노이즈가 많은 환경

에서는 종단저항의 중요성이 커집니다.

TI는 케이블의 임피던스와 맞지 않는 종단값을 사용하면 반사가 발생해 데이터가 잘못 해석될 수 있다고 설명합니다.

120Ω 저항은 어디에 연결할까?

일반적인 2선식 RS-485 버스에서는 종단저항을 A와 B 선 사이에 연결합니다.

그리고 보통 통신선의 물리적인 양쪽 끝에 하나씩 설치합니다.

즉 구조를 단순화하면

120Ω ─ 장치 ─ 장치 ─ 장치 ─ 120Ω

형태입니다.

Analog Devices도 종단저항을 버스의 양쪽 끝에 배치하고 중간 노드에는 설치하지 않는 구성을 권장합니다.

모든 장치에 120Ω을 달면 더 좋을까?

아닙니다.

RS-485 장치가 10개 연결되어 있다고 해서 각 장치마다 120Ω을 연결하는 것은 일반적인 방법이 아닙니다.

종단저항을 너무 많이 연결하면 전체 부하저항이 지나치게 낮아져 RS-485 드라이버에 큰 전류부하가 걸릴 수 있습니다.

일반적인 버스 구조에서는 가장 멀리 떨어진 두 끝단 장치에만 종단저항을 활성화합니다.

그래서 PLC나 인버터에는

TERM

TERMINATION

120Ω ON/OFF

같은 스위치가 있는 경우가 있습니다.

버스 중간에 위치한 장치라면 보통 OFF, 끝단에 있는 장치라면 ON으로 설정합니다.

양쪽에 120Ω을 달면 60Ω이 되는 것 아닌가?

전기적으로 보면 두 개의 120Ω 종단저항이 버스 양쪽에 병렬로 연결되므로 송신기가 보는 DC 부하는 약

120Ω ∥ 120Ω = 60Ω

이 됩니다.

그래서 RS-485 드라이버는 이러한 종단부하를 감안해 설계됩니다. TI 자료에서도 RS-485 송신기가 두 개의 120Ω 종단을 구동하는 조건을 설명하고 있습니다.

따라서 두 개가 있다고 해서 잘못된 배선은 아닙니다.

꼭 120Ω이어야 할까?

항상 정확히 120Ω만 사용해야 하는 것은 아닙니다.

가장 중요한 것은 실제 사용하는 케이블의 특성 임피던스와 종단저항을 맞추는 것입니다.

예를 들어 100Ω 특성 임피던스를 가진 케이블을 사용하는 시스템이라면 100Ω 종단을 사용하는 설계도 가능합니다. Analog Devices의 RS-485 설계 예에서도 케이블 임피던스에 따라 100Ω과 120Ω 종단을 선택할 수 있습니다.

하지만 일반적인 RS-485 전용 케이블에서는 120Ω이 널리 사용됩니다.

짧은 배선에도 종단저항이 필요할까?

항상 필요한 것은 아닙니다.

통신속도가 낮고 케이블 길이가 매우 짧다면 신호 반사의 영향이 충분히 작아 종단저항 없이 정상적으로 동작하는 경우도 있습니다.

TI 역시 신호 전파시간에 비해 비트 시간이 충분히 길다면 종단이 필요하지 않을 수 있지만, 긴 배선이나 빠른 통신에서는 종단이 중요하다고 설명합니다.

따라서 단순히

RS-485니까 무조건 120Ω

이라고 하기보다 장비 제조사의 배선 매뉴얼을 우선 확인하는 것이 좋습니다.

종단저항과 바이어스저항은 같은 것일까?

다릅니다.

종단저항은 신호 반사를 줄이기 위한 저항입니다.

반면 Bias 또는 Fail-safe 저항은 아무 장치도 송신하지 않는 상태에서 A·B 신호가 불안정해지는 것을 방지하기 위해 일정한 전압상태를 만들어주는 역할을 합니다.

즉

Termination = 신호 반사 억제

Bias = 유휴상태의 논리레벨 안정화

라고 구분하면 됩니다.

둘은 설치 목적이 완전히 다릅니다.

정리

RS-485의 120Ω 종단저항은 통신선의 특성 임피던스를 맞춰 신호 반사를 줄이기 위한 저항입니다.

핵심은 다음과 같습니다.

120Ω = RS-485에서 널리 사용하는 케이블 특성 임피던스

설치 위치 = 일반적으로 버스 양쪽 끝

중간 장치 = 보통 종단저항 OFF

목적 = 신호 반사와 통신 오류 감소

또한 120Ω이라는 값 자체보다 사용하는 케이블의 특성 임피던스와 맞추는 것이 더 중요합니다.

RS-485 배선을 구성할 때는 케이블 종류 → 버스 길이 → 통신속도 → 종단저항 위치 → 바이어스 설정까지 함께 확인하는 것이 좋습니다.