¿Por qué los enchufes Ethernet / RJ45 están acoplados magnéticamente?

Como dice el título realmente, ¿por qué los enchufes de Ethernet deben estar acoplados magnéticamente? Tengo una comprensión básica de la electrónica, pero sobre todo, no puedo encontrar los términos de búsqueda correctos para googlear esto correctamente.

La respuesta correcta es porque la especificación de Ethernet lo requiere .

Aunque no preguntó, otros se preguntarán por qué se eligió este método de conexión para ese tipo de ethernet. Tenga en cuenta que esto solo se aplica a las variedades de ethernet punto a punto, como 10base-T y 100base-T, no a la ethernet original ni a la ethernet ThinLan.

El problema es que Ethernet puede admitir recorridos bastante largos, de modo que los equipos en diferentes extremos pueden alimentarse desde ramas distantes de la red de distribución de energía dentro de un edificio o incluso en diferentes edificios. Esto significa que puede haber una compensación de tierra significativa entre los nodos de Ethernet. Este es un problema con esquemas de comunicación referenciados a tierra, como RS-232.

Hay varias formas de tratar las compensaciones de tierra en las líneas de comunicaciones, siendo las dos más comunes el optoaislamiento y el acoplamiento del transformador. El acoplamiento del transformador fue la elección correcta para ethernet debido a las compensaciones entre los métodos y lo que ethernet estaba tratando de lograr. Incluso la primera versión de ethernet que utilizaba el acoplamiento del transformador funciona a 10 Mbit / s. Esto significa, como mínimo, que el canal general debe admitir señales digitales de 10 MHz, aunque en la práctica con el esquema de codificación utilizado, en realidad necesita el doble de eso. Incluso una onda cuadrada de 10 MHz tiene niveles que duran solo 50 ns. Eso es muy rápido para los optoacopladores. Hay medios de transmisión de luz que van mucho más rápido que eso, pero no son baratos ni simples en cada extremo como lo son los transformadores de pulso ethernet.

Una desventaja del acoplamiento del transformador es que se pierde CC. Eso en realidad no es tan difícil de tratar. Usted se asegura de que toda la información sea transportada por la modulación lo suficientemente rápido como para pasar a través de los transformadores. Si observa la señalización de Ethernet, verá cómo se consideró esto.

También hay buenas ventajas para los transformadores, como muy buen rechazo en modo común. Un transformador solo "ve" el voltaje a través de sus devanados, no el voltaje común en ambos extremos del devanado a los que se conduce simultáneamente. Obtiene un extremo frontal diferencial sin un circuito deliberado, solo física básica.

Una vez que se decidió conectar el transformador, fue fácil especificar un alto voltaje de aislamiento sin crear una gran carga. Hacer un transformador que aísla el primario y el secundario en unos 100 V prácticamente sucede a menos que intentes no hacerlo. Hacer que sea bueno para 1000 V no es mucho más difícil ni mucho más costoso. Dado eso, ethernet se puede utilizar para comunicarse entre dos nodos activados a voltajes significativamente diferentes, no solo para lidiar con unos pocos voltios de compensación de tierra. Por ejemplo, está perfectamente bien y dentro del estándar tener un nodo montado en una fase de línea de alimentación con el otro referenciado al neutro.

1. Aislamiento. Entonces, si el cable está en cortocircuito a un alto voltaje, su placa no explotará.
2. Es necesario ya que el otro extremo puede tener un terreno diferente. Ese es un caso específico de aislamiento, pero también se requiere en la operación normal.

El aislamiento es una muy buena idea en los sistemas de comunicaciones que están conectando una gran cantidad de hardware diferente en un área amplia. No desea que la corriente de falla / voltajes en el cableado o los dispositivos de la red eléctrica se extiendan al cableado de comunicaciones.

Básicamente hay dos opciones para aislamiento, opto y transformador. El aislamiento del transformador tiene un par de grandes ventajas. En primer lugar, la potencia de la señal pasa a través del transformador, lo que significa que no necesita obtener una fuente de alimentación al lado "aislado" de la barrera. En segundo lugar, los transformadores son muy buenos para generar y recibir señales diferenciales al tiempo que proporcionan un alto rechazo de modo común, esto los convierte en una buena combinación con el cableado de par trenzado. En tercer lugar, es fácil diseñar transformadores para alta frecuencia (también conocida como alta velocidad) que los optoacopladores.

El acoplamiento de transformador tiene algunas desventajas, los transformadores no funcionan en CC y los transformadores pequeños que funcionan bien en altas frecuencias no funcionan tan bien en bajas frecuencias, pero esto se trata fácilmente a través de esquemas de codificación de línea que evitan las bajas frecuencias.

Una función integrada más importante que a menudo se olvida es la coincidencia de impedancias:

El transformador de señal hace coincidir la impedancia del lado PHY (típ. 100 Ohm diff) con la impedancia del lado de la línea (típ. 150 Ohm diff).

ALGUNA CLARIFICACIÓN después del comentario de Kevin:

desde aquí :

Algunos nombres para diferentes tipos de cable:

• UTP = Cable de 4 pares trenzado (balanceado) sin blindaje, 100 ohmios
• STP = lámina / trenza general Cable apantallado de 2 pares con apantallado individual, 150 ohmios
• FTP = Cable de 4 pares blindado con lámina general, 100 ohmios
• ScTP = Cable blindado de lámina / trenza general, 100 o 120 ohmios

Además, el UPT de 100 ohmios y el STP de 150 ohmios se mencionan en el Estándar como el medio --- vea IEEE 802.3, sub-cláusula 24.1.2, ítem d).

Por lo tanto, es claro que el transformador de señal coincide con la impedancia del lado PHY (típ. 100 Ohm diff) con la impedancia del lado de la línea (puede ser diferente) .