Common problem
常见问题
常见问题

    在以太网设备中,通过PHY接RJ45时,中间都会加一个网络变压器。有的变压器中心抽头接电源,有的又接电容到地。而且接电源时,电源值又可以不一样,3.3V,2.5V,1.8V都有。那么:

一、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?

答:这个主要是与使用的PHY芯片UTP口驱动类型决定的,这种驱动类型有两种,电压驱动和电流驱动。电压驱动的就要接电源;电流驱动的就直接接个电容到地即可!所以对于不同的芯片,中心抽头的接法,与PHY是有密切关系的,具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。

、为什么接电源时,又接不同的电压呢?

答:这个也是所使用的PHY芯片资料里规定的UTP端口电平决定的。决定的什么电平,就得接相应的电压了。即如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。  
VDD_RX VDD_TX两个抽头电压接法的选定要分两种情况:
a如果芯片是具有MDI/MDIX功能自动识别功能的,VDD_RX=VDD_TX
b如果芯片不是具有MDI/MDIX功能自动识别功能的,VDD_RX要直接接信号地,VDD_TX要接到电源端
注意:现在很多芯片要求变压器的匝数比为1:1,如果是1:1的变压器,RX和TX是可以互换。如果有的芯片要求特殊的匝数变压器,那TX和RX绝对不能互换。


三、这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢?

 答:总的来说,网络变压器主要有信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和高电压隔离等作用。
     从理论上来说,是可以不需要接变压器,直接接到RJ45上,也是能正常工作的。但是呢,传输距离就很受限制,而且当接到不同电平网口时,也会有影响。而且外部对芯片的干扰也很大。当接了网络变压器后,它主要用于信号电平耦合可以增强信号,使其传输距离更远;其二,使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用(如雷击);其三,当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的网口时,不会对彼此设备造成影响。 

四、网络变压器中心抽头作用是什么?

答:1.通过提供差分线上共模噪声的低阻抗回流路径,降低线缆上共模电流和共模电压; 
      2. 对于某些收发器提供一个直流偏置电压或功率源。 
 

五、 网变和网口选择集成式的好一些还是分离式的好一些?

答:集成的RJ45共模抑制可以做的更好些,寄生参数影响也比较小; 
     选用独立器件有一个好处,就是可以把隔离变压器下面的地分开,即GND和PGND,内部的共模干扰不但不会出去,外部网线即使耦合噪声也会通过网线对PGND的分布电容下到机壳上
     相对而言,分离式的网变和网口匹配更为自由,灵活,成本也更低
 

六、差分信号为什么要要求接电容和电阻?

要求每根信号线下拉一个49.9Ω/1%或51Ω/1%电阻,在通过一个0.1uF电容接地?具体接法如下图:

1-21122G154405V.jpg
1.差分对要求接49.9Ω/1%或51Ω/1%电阻的作用:
因为PCB板上单根线的电阻一般为50Ω,差分线的两个之间的电阻为100Ω,为了使信号输出最强要求。在差分线输出的末端两个线之间加100Ω的电阻。49.9+49.9=99.8,51+51=102 和100接近。这就是为什么增加两个电阻的原因。
2.增加0.1uF电容的作用是为了去除信号与信号的的杂音信号
注:现在有的芯片用的是电流驱动方式,如果是电流驱动的模式,那么终端不需要加49.9Ω的电阻了,因为芯片内部已经集成了。
 

七、什么是网络变压器BOB-Smith电路?

答:引脚未接的,一般的接法是通过75Ω的电阻串上1000PF的高压电容。成为BOB-Smith电路,作用电磁兼容
此电路有两种功能:提供网口任意两队差分信号间150ohm的阻抗匹配;可以对共模信号提供一个回流路径。
 

      网络变压器有相应组线圈组成,每组线圈基本由T1+K1+A1组成,也有的由T1+K1组成,其中线圈组成也有多种形式,本文就不加以一一赘述,以后会立专文详解,本文下面就T1+K1+A1线圈组成中各磁环之相关作用和定义展开论述:

  一,网络变压器T1之变压器 利用电磁感应原理,从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电子元件,变压器是电能传递或作为信号传输的重要元件。

  定义:两个或多个有互感耦合的静止线圈的组合叫做变压器。变压器的通常用法是一个线圈接交变电源而另一线圈接负载,通过交变磁场把电源输出的能量传送到负载中。接电源的电路分别叫原电路(原边)及副电路(副边)。原、副线圈的电压(有效值)一般不等,变压器即由此得名。

  变压器可分为铁心变压器及空心变压器两大娄。铁心变压器是将原,副线圈绕在一个铁心(软磁材料)上,利用铁心的高U值加强互感耦合,广泛用于电力输配,电工测量,电焊及电子电路

  二,网络变压器T2之共模扼流圈(CMC,COMMON MODE CHOKE) 顾名思义,共模扼流圈是用来抵制共模噪声信号(无用的信号,干扰信号)的元件,它对共模噪声信号形成高阻抗,而对差模信号(有用的信号)基本无影响。

  它是抵制EMI电磁干扰的主要元件,工作原理如下:

  共模信号是指在两输入端输入极性相同的信号,共模信号将导致电磁干扰。电磁干扰分为辐射干扰和传导干扰(进入电源线内)。信号传输不对称和阻抗不匹配时差模信号转换都将产生数字终端设备的共模信号。 CMC对差模信号无影响,差模信号是指在两输入端输入大小相等极性相反的信号,它不会产生辐射。

日常网络变压器与PHY的连接方式通用原则如下:

(1)电流驱动型的PHY,网络变压器2线共模电感只能放在线缆(RJ45)侧。

(2)电压驱动型的PHY,网络变压器2线共模电感可以放在PHY侧或线缆侧。

(1)和(2)的结论表明无论哪种PHY,2线共模电感都可以放在线缆侧。

(网络变压器2线共模电感如JWD S16013LF   SG24002G  SG48001G D20601G 等)线路如下:

 下载.png

(3)电流驱动型的PHY,网络变压器3线共模电感要放在PHY侧。(如SG24719PTG等)

(4)电压驱动型的PHY,网络变压器3线共模电感要放在PHY侧。(如SG24719PTG等)

 下载 (1).png

(5)电流或电压驱动型的PHY,网络变压器若为2线共模电感+自耦变压器形式,自耦变压器放在RJ45侧。(如SG24719PTG等)

 下载 (2).png

(6)与电流驱动型PHY连接的网络变压器的中心抽头接VCC,VCC为PHY的供电电压。

(7)与电压驱动型PHY连接的网络变压器的中心抽头接对地电容。

          POE (Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下,在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时,还能为此类设备提供直流供电的技术。
 
      在有限局域网传输中,POE设备中重要网络通讯元器件网络变压器要求其本身能符合POE电流传输要求,今天,我们讨论的就是在POE网络变压器中常用接法的POE电流通过路径,以加强我们对POE网络变压器功能使用的理解
 
在有线局域网中,主要转输的电流有三种,分别是:
 
一,脉冲电压数据信号产生的电流
 
二,POE网络变压器所要求传输的以太网电流(power over ethernet  , POE)
 
三,寄生的,来自计算机内部和来自外界的EMI电流
 
今天,我们要讨论的就是POE网络变压器中常用的POE电流传输的路径。
 
 
 网络变压器POE电流传输路径
 
 
     图一所示是有限局域网中两地网络变压器附加脉冲电压数据信号传输系统中POE电源的电路图:图中PSE(power sourcing equipment)表示直流48V的供电设备,PD(power device)表示用电设备。


 
       从图中可以看出,POE电流的路径是:
 
从PSE正极出发,经T件,次级的上下两个线圈,K件1的上下两个线圈,UTP1、K件2的上下两个线圈、T件2的次级上下两上线圈
 
送到PD的正级,再从PD的负级出发,经T件4次级的上下两个线圈,K件4的上下两个线圈UTP2、K件3的上下两个线圈、T件3的次级上下两个线圈,回到PSE的负级。
 
       从图中还可以看出,POE电流路径自成回路。由于POE是直流电源,不可能通过网络变压器的耦合作用传送到网络变压器的初级线圈上,也不可能通过含有电容的支路流入地线,所以,POE电流与网络变压器初级线圈、地线都无关  
 

常用百兆POE网络变压器如下图:

 
 
 
常用千兆POE网络变压器如下图:


 

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