为什么在以太网模块中需要这个网络变压器呢?

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以太网网络变压器杂谈 |
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其实,从理论上说,是可以不接这个网络变压器的,我们直接将PHY芯片和RJ45连上,设备也能正常工作,但是这时传输距离就会受到限制,而且由于外部其他网口的PHY芯片的电平不是固定的(有2.5V、3.3V等),当外接不同电平的网口时也会受到影响,同时外部干扰也会对设备造成很大的影响。
但是,我们有了网络变压器这个好东东之后,它就可以用于信号电平耦合和隔离外部的干扰以及实现阻抗匹配。这样就可以增加传输距离,同时使芯片与外部隔离,增强抗干扰能力。
如上面两个图所示,在发送差分线和接收差分线之间会并联两个49.9或者50Ω(精度1%)的终接电阻,这个电阻的作用是为了实现阻抗匹配,对于初次比1:1的变压器,其输入电阻和输出电阻之比也是1:1,这样并联的结果,在输出端看来就是100Ω的匹配电阻,现在我们所用的双绞线的特征阻抗大多是100Ω。
我们仔细观察上图会发现,变压器的中心抽头有的接了3.3V的电平,有的接了2.5V的电平,有的悬空了。实际上这个主要与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。电压驱动的接电源,电流驱动的直接接电容到底即可。至于为什么接电源时,所接的电压会不同呢?这是由所用的PHY芯片规定的UTP端口电平决定的。所以对于不同的PHY芯片,网络变压器的中心抽头会有不同的解法,我们在进行设计时,需要仔细查看芯片资料和参考设计。
由此看来,网络变压器的主要作用就是信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和电压隔离等。
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。这个变压器的作用到底是什么呢?
下面是一个大概的解答:
1、中间抽头为什么有些接电源?有些接地?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。
2、为什么接电源时,又接不同的电压呢?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。
3.这个变压器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。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。其一,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。
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。