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      1. Common problem
        常見問題
        常見問題

        在以太網設備中,通過PHY接RJ45時,中間都會加一個網絡變壓器。有的變壓器中心抽頭接電源,有的又接電容到地。而且接電源時,電源值又可以不一樣,3.3V,2.5V,1.8V都有。那么:

        一、中間抽頭為什么有些接電源,有些接地?

        答:這個主要是與使用的PHY芯片UTP口驅動類型決定的,這種驅動類型有兩種,電壓驅動和電流驅動。電壓驅動的就要接電源;電流驅動的就直接接個電容到地即可!所以對于不同的芯片,中心抽頭的接法,與PHY是有密切關系的,具體還要參看芯片的datasheet和參考設計了。

         

        二、為什么接電源時,又接不同的電壓呢?

        答:這個也是所使用的PHY芯片資料里規定的UTP端口電平決定的。決定的什么電平,就得接相應的電壓了。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兩個抽頭電壓接法的選定要分兩種情況:

        a如果芯片是具有MDI/MDIX功能自動識別功能的,VDD_RX=VDD_TX;

        b如果芯片不是具有MDI/MDIX功能自動識別功能的,VDD_RX要直接接信號地,VDD_TX要接到電源端;

        注意:現在很多芯片要求變壓器的匝數比為1:1,如果是1:1的變壓器,RX和TX是可以互換。如果有的芯片要求特殊的匝數變壓器,那TX和RX絕對不能互換。

         

        三、這個變壓器到底是什么作用呢,可不可以不接呢?

         答:總的來說,網絡變壓器主要有信號傳輸、阻抗匹配、波形修復、信號雜波抑制和高電壓隔離等作用。

        從理論上來說,是可以不需要接變壓器,直接接到RJ45上,也是能正常工作的。但是呢,傳輸距離就很受限制,而且當接到不同電平網口時,也會有影響。而且外部對芯片的干擾也很大。當接了網絡變壓器后,它主要用于信號電平耦合可以增強信號,使其傳輸距離更遠;其二,使芯片端與外部隔離,抗干擾能力大大增強,而且對芯片增加了很大的保護作用(如雷擊);其三,當接到不同電平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的網口時,不會對彼此設備造成影響。

         

        四、網絡變壓器中心抽頭作用是什么?

        答:1.通過提供差分線上共模噪聲的低阻抗回流路徑,降低線纜上共模電流和共模電壓;

        2. 對于某些收發器提供一個直流偏置電壓或功率源。


        五、 網變和網口選擇集成式的好一些還是分離式的好一些?

        答:集成的RJ45共模抑制可以做的更好些,寄生參數影響也比較??;

        選用獨立器件有一個好處,就是可以把隔離變壓器下面的地分開,即GND和PGND,內部的共模干擾不但不會出去,外部網線即使耦合噪聲也會通過網線對PGND的分布電容下到機殼上

        相對而言,分離式的網變和網口匹配更為自由,靈活,成本也更低。

         

        六、差分信號為什么要要求接電容和電阻?

        要求每根信號線下拉一個49.9Ω/1%或51Ω/1%電阻,在通過一個0.1uF電容接地,具體接法如下圖:

        1-21122G154405V.jpg

        1、差分對要求接49.9Ω/1%或51Ω/1%電阻的作用:

        因為PCB板上單根線的電阻一般為50Ω,差分線的兩個之間的電阻為100Ω,為了使信號輸出最強要求。在差分線輸出的末端兩個線之間加100Ω的電阻。49.9+49.9=99.8,51+51=102 和100接近。這就是為什么增加兩個電阻的原因。

        2、增加0.1uF電容的作用是為了去除信號與信號的的雜音信號

        注:現在有的芯片用的是電流驅動方式,如果是電流驅動的模式,那么終端不需要加49.9Ω的電阻了,因為芯片內部已經集成了。

         

        七、什么是網絡變壓器BOB-Smith電路?

        答:引腳未接的,一般的接法是通過75Ω的電阻串上1000PF的高壓電容。成為BOB-Smith電路,作用電磁兼容

        此電路有兩種功能:提供網口任意兩隊差分信號間150ohm的阻抗匹配;可以對共模信號提供一個回流路徑。


        網絡變壓器有相應組線圈組成,每組線圈基本由T1+K1+A1組成,也有的由T1+K1組成,其中線圈組成也有多種形式,本文就不加以一一贅述,以后會立專文詳解,本文下面就T1+K1+A1線圈組成中各磁環之相關作用和定義展開論述:


        一、網絡變壓器T1之變壓器 利用電磁感應原理,從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電子元件,變壓器是電能傳遞或作為信號傳輸的重要元件。 

        定義:兩個或多個有互感耦合的靜止線圈的組合叫做變壓器。變壓器的通常用法是一個線圈接交變電源而另一線圈接負載,通過交變磁場把電源輸出的能量傳送到負載中。接電源的電路分別叫原電路(原邊)及副電路(副邊)。原、副線圈的電壓(有效值)一般不等,變壓器即由此得名。

        變壓器可分為鐵心變壓器及空心變壓器兩大婁。鐵心變壓器是將原,副線圈繞在一個鐵心(軟磁材料)上,利用鐵心的高U值加強互感耦合,廣泛用于電力輸配,電工測量,電焊及電子電路。


        二、網絡變壓器T2之共模扼流圈(CMC,COMMON MODE CHOKE) 顧名思義,共模扼流圈是用來抵制共模噪聲信號(無用的信號,干擾信號)的元件,它對共模噪聲信號形成高阻抗,而對差模信號(有用的信號)基本無影響。

        共模信號是指在兩輸入端輸入極性相同的信號,共模信號將導致電磁干擾。電磁干擾分為輻射干擾和傳導干擾(進入電源線內)。信號傳輸不對稱和阻抗不匹配時差模信號轉換都將產生數字終端設備的共模信號。 CMC對差模信號無影響,差模信號是指在兩輸入端輸入大小相等極性相反的信號,它不會產生輻射。


        日常網絡變壓器與PHY的連接方式通用原則如下:

        (1)電流驅動型的PHY,網絡變壓器2線共模電感只能放在線纜(RJ45)側。

        (2)電壓驅動型的PHY,網絡變壓器2線共模電感可以放在PHY側或線纜側。

        (1)和(2)的結論表明無論哪種PHY,2線共模電感都可以放在線纜側。

        (網絡變壓器2線共模電感如JWD S16013LF   SG24002G  SG48001G D20601G 等)線路如下:

         下載.png

        (3)電流驅動型的PHY,網絡變壓器3線共模電感要放在PHY側。(如SG24719PTG等)

        (4)電壓驅動型的PHY,網絡變壓器3線共模電感要放在PHY側。(如SG24719PTG等)

         下載 (1).png

        (5)電流或電壓驅動型的PHY,網絡變壓器若為2線共模電感+自耦變壓器形式,自耦變壓器放在RJ45側。(如SG24719PTG等)

         下載 (2).png

        (6)與電流驅動型PHY連接的網絡變壓器的中心抽頭接VCC,VCC為PHY的供電電壓。

        (7)與電壓驅動型PHY連接的網絡變壓器的中心抽頭接對地電容。

                  POE (Power Over Ethernet)指的是在現有的以太網Cat.5布線基礎架構不作任何改動的情況下,在為一些基于IP的終端(如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等)傳輸數據信號的同時,還能為此類設備提供直流供電的技術。
         
              在有限局域網傳輸中,POE設備中重要網絡通訊元器件網絡變壓器要求其本身能符合POE電流傳輸要求,今天,我們討論的就是在POE網絡變壓器中常用接法的POE電流通過路徑,以加強我們對POE網絡變壓器功能使用的理解
         
        在有線局域網中,主要轉輸的電流有三種,分別是:
         
        一,脈沖電壓數據信號產生的電流
         
        二,POE網絡變壓器所要求傳輸的以太網電流(power over ethernet  , POE)
         
        三,寄生的,來自計算機內部和來自外界的EMI電流
         
        今天,我們要討論的就是POE網絡變壓器中常用的POE電流傳輸的路徑。
         
         
         網絡變壓器POE電流傳輸路徑
         
         
             圖一所示是有限局域網中兩地網絡變壓器附加脈沖電壓數據信號傳輸系統中POE電源的電路圖:圖中PSE(power sourcing equipment)表示直流48V的供電設備,PD(power device)表示用電設備。


         
               從圖中可以看出,POE電流的路徑是:
         
        從PSE正極出發,經T件,次級的上下兩個線圈,K件1的上下兩個線圈,UTP1、K件2的上下兩個線圈、T件2的次級上下兩上線圈
         
        送到PD的正級,再從PD的負級出發,經T件4次級的上下兩個線圈,K件4的上下兩個線圈UTP2、K件3的上下兩個線圈、T件3的次級上下兩個線圈,回到PSE的負級。
         
               從圖中還可以看出,POE電流路徑自成回路。由于POE是直流電源,不可能通過網絡變壓器的耦合作用傳送到網絡變壓器的初級線圈上,也不可能通過含有電容的支路流入地線,所以,POE電流與網絡變壓器初級線圈、地線都無關  
         

        常用百兆POE網絡變壓器如下圖:

         
         
         
        常用千兆POE網絡變壓器如下圖:


         

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