¿Cómo se usa el +-2.5v de un par trenzado para enviar un 1 o un 0?

Si el 100BASE-TX funciona con +-2,5 V, ¿significa eso que el cable TX+ usa de 0 a +2,5 V y el cable TX- usa de -2,5 V a 0?

No Usualmente.

¿Cuál es el rango de voltaje que equivale a 1 y cuál es el rango de voltaje que equivale a 0?

Por lo general, transmitiría un 0 con, por ejemplo, TX+ = -2,5 V y TX- = +2,5 V. Y transmitiría un 1 con TX+ = +2,5 V y TX- = -2,5 V.

Mientras que, como dice Andy, en teoría no es importante si las dos líneas de señal tienen diferentes puntos de polarización, en la práctica es más fácil hacer un receptor que compare las dos líneas entre sí. De modo que cualquier situación en la que RX+ > RX- se interprete como un uno y cualquier situación en la que RX+ < RX- se reciba como un cero.

¿Quién y cómo se establece este rango?

Como dije anteriormente, cualquier situación en la que RX+ > RX- se interpreta como un uno y cualquier situación en la que RX+ < RX- se recibe como un cero.

Las especificaciones para el voltaje de modo común permitido y la amplitud de la señal generalmente se eligen en función de la tecnología disponible (proceso de semiconductores y diseños de circuitos conocidos) para que todos los usuarios puedan diseñar sus circuitos para que sean interoperables. Pero, básicamente, esta es una elección arbitraria hecha para diferentes estándares (LVDS, Ethernet, etc.) en función de la tecnología que se espera que se utilice para implementarlos.

¿Cómo se elimina el ruido?

El ruido se elimina porque el receptor está diseñado para ser principalmente sensible solo a la diferencia entre los voltajes de entrada y tiene la menor respuesta posible al voltaje de modo común de las entradas.

Si 100BASE-TX usa +-2,5 V, en un entorno de oficina típico, ¿cuántos mV de ruido puede esperar?

Puede ver cuánto ruido e interferencia permitieron los diseñadores del sistema observando la amplitud de señal mínima permitida en el receptor. Para dar tasas de error muy bajas, el ruido máximo permitido es probablemente 1/15 o menos de la amplitud de la señal.

El comentario de PlasmaHH tiene un punto crítico: Ethernet en particular no está conectado directamente al transceptor, pero tiene un pequeño transformador en cada extremo. Por lo tanto, los voltajes no se refieren a la tierra del sistema de ninguno de los extremos (¡que pueden ser diferentes!), sino que se relacionan entre sí.

Pero cuando tiene una pregunta realmente detallada, siempre es mejor ir a la fuente si es posible, y las especificaciones IEEE802.3 están disponibles de forma gratuita (se requiere registro): http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.3 -2012_sección1.pdf

Pase a "14.3.1.2.1 Tensión de salida diferencial":

El voltaje diferencial máximo en el circuito TD cuando se termina con una carga resistiva de 100 Ω debe estar entre 2,2 V y 2,8 V para todas las secuencias de datos para una MAU tipo 10BASE-T que no sea una MAU tipo 10BASE-Te. Para un MAU tipo 10BASE-Te, el voltaje diferencial máximo en el circuito TD cuando termina con una carga resistiva de 100 Ω debe estar entre 1,54 V y 1,96 V para todas las secuencias de datos.

Más adelante, la sección 14.3.1.3.1 describe una especificación de receptor con un umbral de 585 mV (y una forma de pulso particular). También dice rechazar

Todas las señales que, al medirse en la salida del siguiente filtro, producirían una magnitud máxima inferior a 300 mV. El filtro es un Butterworth de paso bajo de 3 polos con un corte de 3 dB a 15 MHz (consulte B.4.2).

Incluso más tarde 14.4.4.1 especificación de cable "Ruido de impulso":

La tasa media de aparición de impulsos superiores a 264 mV será inferior o igual a 0,2/s medido a la salida del siguiente filtro especificado. Después del inicio de cualquier impulso particular que se cuente, cualquier impulso adicional se ignorará durante un período de 1 μs. El segmento de enlace símplex debe terminar en el otro extremo en 100 Ω. El filtro es un paso bajo Butterworth de 3 polos con un corte de 3 dB a 15 MHz (consulte B.4.2).

Más documentos están en http://standards.ieee.org/about/get/802/802.3.html , presumiblemente incluyendo aquellos para 100BASE-T.

Debe buscar en Google: hay toneladas de información sobre diferentes esquemas de señalización diferencial de RS485, a través de LVDS y PECL, etc. No hay un estándar y creo que debe familiarizarse con lo que existe para obtener una mejor sensación.

Puede tener un sistema de señalización que use +/- 1 V diferencialmente, pero si ambas señales se superponen en un nivel de CC de 40 voltios, no hay diferencia en cuanto a EMC. Tampoco importa que uno esté centrado a 100V y el otro a 200V. Los datos en este tipo de sistemas se consideran CA y los niveles de CC no son importantes para una transmisión y recepción decentes, siempre que ambas señales de CA tengan amplitudes bastante similares.

Este es un ejemplo de circuito de puerto Ethernet:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Si el 100BASE-TX funciona con +-2,5 V, ¿significa eso que el cable TX+ usa de 0 a +2,5 V y el cable TX- usa de -2,5 V a 0?

El nivel potencial de un cable en un par no es importante. Lo importante es la diferencia de voltaje (diferencia de potencial) entre los dos cables.
Por ejemplo, si el potencial de +la línea es de 600 V, el potencial de la -línea debe ser inferior a 600 V (es decir, 597,5 V) para generar una señal de 0 lógico. Para una señal lógica-1, por ejemplo, puede enviar 350 V en la -línea y 352,5 V en la +línea.
El componente DC de la señal se bloqueará en la parte del transformador; se transfiere el único pulso de 2,5 V. Si puede garantizar que no habrá un componente de CC en la señal y que el voltaje en cada cable permanecerá dentro de los límites permitidos en la hoja de datos de Ethernet Phy, puede quitar el transformador.

¿Cuál es el rango de voltaje que equivale a 1 y cuál es el rango de voltaje que equivale a 0?

si la diferencia de voltaje es positiva y por encima de algún valor$\left(V_+ - V_- > V_{th}\right)$, la señal en la línea se interpreta como lógica-1. Y si la diferencia de voltaje es negativa y por debajo de algún valor, se interpreta como lógica-0.

¿Quién y cómo se establece este rango?

por valor de$V_{th}$, consulte la hoja de datos del chip Phy que está utilizando. Por ejemplo, KSZ9031RNX es un chip Phy popular. En la página 56 de su hoja de datos , el valor típico de Squelch Threshold es de 400 mV.

¿Cómo se elimina el ruido?

Que yo sepa, el ruido se elimina usando un cable de par trenzado, 50$\Omega$trazas de pares diferenciales en la PCB y seleccionando un transformador con un estrangulador de modo común (p. ej., HX5008 ).

Si 100BASE-TX usa +-2,5 V, en un entorno de oficina típico, ¿cuántos mV de ruido puede esperar?

El ruido máximo permitido se puede calcular mediante sus parámetros de diseño; esos son:
1) El nivel de voltaje de la señal. (Ex:$\pm2.5V$)
2) El valor umbral$\left(V_{th}\right)$dado en la hoja de datos Phy.