Почему разъемы Ethernet / RJ45 магнитно связаны?

Как видно из названия, зачем нужно, чтобы Ethernet-сокеты были магнито-связанными? У меня есть базовые знания об электронике, но в основном я не могу найти правильные условия поиска, чтобы правильно их найти.

Правильный ответ - потому что спецификация Ethernet требует этого .

Хотя вы не спрашивали, другие могут задаться вопросом, почему этот метод подключения был выбран для этого типа Ethernet. Имейте в виду, что это относится только к двухточечным разновидностям Ethernet, таким как 10base-T и 100base-T, а не к исходной сети Ethernet или ThinLan Ethernet.

Проблема заключается в том, что Ethernet может поддерживать довольно длительные периоды, так что оборудование на разных концах может получать питание от удаленных ветвей распределительной сети внутри здания или даже из разных зданий. Это означает, что между узлами Ethernet может быть значительное смещение относительно земли . Это проблема с наземными схемами связи, такими как RS-232.

Существует несколько способов борьбы со смещениями на землю в линиях связи, наиболее распространенными из которых являются оптоизоляция и трансформаторная связь. Трансформаторная связь была правильным выбором для Ethernet, учитывая компромисс между методами и тем, что Ethernet пытался достичь. Даже самая ранняя версия Ethernet, в которой использовалась трансформаторная связь, работает на скорости 10 Мбит / с. Это означает, что, по крайней мере, весь канал должен поддерживать цифровые сигналы 10 МГц, хотя на практике с используемой схемой кодирования фактически требуется вдвое больше. Даже прямоугольная волна 10 МГц имеет уровни длительностью всего 50 нс. Это очень быстро для оптопар. Существуют средства передачи света, которые идут намного быстрее, чем это, но они не дешевы и не просты на каждом конце, как импульсные трансформаторы Ethernet.

Одним из недостатков трансформаторной связи является потеря постоянного тока. С этим на самом деле не так сложно справиться. Вы убедитесь, что вся информация передается с помощью модуляции достаточно быстро, чтобы через преобразователи. Если вы посмотрите на сигнализацию Ethernet, вы увидите, как это учитывалось.

У трансформаторов есть и хорошие преимущества, такие как очень хорошее подавление синфазного режима. Трансформатор только «видит» напряжение на своих обмотках, а не общее напряжение, к которому оба конца обмотки подаются одновременно. Вы получаете дифференциальный интерфейс без преднамеренной схемы, просто базовая физика.

После того, как было выбрано соединение трансформатора, было легко определить высокое напряжение изоляции, не создавая большой нагрузки. Создание трансформатора, который изолирует первичное и вторичное напряжение на несколько сотен Вольт, в значительной степени произойдет, если вы не попытаетесь этого сделать. Сделать это до 1000 В не намного сложнее и не намного дороже. Учитывая это, Ethernet может использоваться для связи между двумя узлами, которые активно работают с сильно различающимися напряжениями, а не только для того, чтобы справиться с несколькими вольтами смещения заземления. Например, совершенно нормально, и в рамках одного стандарта один узел находится на фазе линии электропередачи, а другой - нейтральный.

1. Изоляция. Так что, если кабель замкнут на высокое напряжение, ваша плата не взорвется.
2. Это необходимо, так как другой конец может иметь другое основание. Это особый случай изоляции, но он также необходим при нормальной работе.

Изоляция - это очень хорошая идея для систем связи, которые связывают множество различного оборудования по обширной территории. Вы не хотите, чтобы ток / напряжение неисправности в сетевой проводке или устройствах распространялись на вашу коммуникационную проводку.

Есть в основном два варианта изоляции, опто и трансформатор. Изоляция трансформатора имеет несколько основных преимуществ. Во-первых, мощность сигнала проходит через трансформатор, что означает, что вам не нужно подавать питание на «изолированную» сторону барьера. Во-вторых, трансформаторы очень хорошо генерируют и принимают дифференциальные сигналы, в то же время обеспечивая высокое синфазное подавление, что делает их хорошей комбинацией с витой парой. В-третьих, проще проектировать трансформаторы для высокой частоты (или высокой скорости), чем для оптопар.

Соединение трансформаторов имеет свои недостатки, трансформаторы не работают на постоянном токе, а маленькие трансформаторы, которые хорошо работают на высоких частотах, не так хорошо работают на низких частотах, но это легко решается с помощью схем линейного кодирования, которые избегают низких частот.

Еще одна важная бесшовная функция, которую часто забывают, - это согласование импедансов:

Трансформатор сигнала сопоставляет полное сопротивление на стороне PHY (типоразряд 100 Ом) с полным сопротивлением на стороне линии (типоразряд 150 Ом).

НЕКОТОРЫЕ РАЗЪЯСНЕНИЯ после комментария Кевина:

от сюда :

Некоторые названия для разных типов кабелей:

• UTP = неэкранированный витой (сбалансированный) 4-парный кабель, 100 Ом
• STP = Общая фольга / оплетка Экранированный 2-парный кабель с индивидуальным экранированием, 150 Ом
• FTP = общий 4-х парный экранированный фольгой кабель, 100 Ом
• ScTP = общий экранированный кабель из фольги / оплетки, 100 или 120 Ом

Кроме того, 100-омный UPT и 150-омный STP оба упомянуты в Стандарте как средние - см. IEEE 802.3, подпункт 24.1.2, пункт d).

Поэтому ясно сказать, что трансформатор сигнала соответствует сопротивлению на стороне PHY (типоразмер 100 Ом) с сопротивлением на стороне линии (может быть различным) .