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 buscar en Google correctamente.
La respuesta correcta es porque la especificación de ethernet lo requiere .
Aunque usted no preguntó, otros pueden preguntarse por qué se eligió este método de conexión para ese tipo de ethernet. Tenga en cuenta que esto se aplica solo 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 de diferentes edificios. Esto significa que puede haber una compensación de tierra significativa entre los nodos de Ethernet. Este es un problema con los esquemas de comunicación con referencia a tierra, como RS-232.
Hay varias formas de lidiar con las compensaciones de tierra en las líneas de comunicaciones, siendo las dos más comunes el optoaislamiento y el acoplamiento del transformador. El acoplamiento de transformadores fue la elección correcta para Ethernet dadas las compensaciones entre los métodos y lo que Ethernet estaba tratando de lograr. Incluso la primera versión de ethernet que usaba acoplamiento de transformador funciona a 10 Mbit/s. Esto significa que, como mínimo, el canal general tiene que admitir señales digitales de 10 MHz, aunque en la práctica, con el esquema de codificación utilizado, en realidad necesita el doble. Incluso una onda cuadrada de 10 MHz tiene niveles que duran solo 50 ns. Eso es muy rápido para 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 de 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 modulación lo suficientemente rápido como para pasar por los transformadores. Si observa la señalización de Ethernet, verá cómo se consideró esto.
Los transformadores también tienen buenas ventajas, como un muy buen rechazo de modo común. Un transformador solo "ve" el voltaje a través de sus devanados, no el voltaje común al que se conducen ambos extremos del devanado simultáneamente. Obtiene una parte delantera diferencial sin un circuito deliberado, solo física básica.
Una vez que se decidió el acoplamiento del transformador, fue fácil especificar un alto voltaje de aislamiento sin crear una gran carga. Hacer un transformador que aísle el primario y el secundario en unos pocos 100 V sucede a menos que intente no hacerlo. Hacerlo bueno a 1000 V no es mucho más difícil ni mucho más costoso. Dado eso, Ethernet se puede usar para comunicarse entre dos nodos impulsados activamente 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 eléctrica con el otro referenciado al neutral.
El aislamiento es una muy buena idea en los sistemas de comunicaciones que conectan muchos hardware diferentes en un área amplia. No desea que las corrientes/voltajes de falla en el cableado principal o los dispositivos se propaguen a su cableado de comunicaciones.
Hay básicamente dos opciones para el aislamiento, opto y transformador. El aislamiento del transformador tiene un par de ventajas importantes. En primer lugar, la potencia de la señal pasa a través del transformador, lo que significa que no es necesario conectar una fuente de alimentación al lado "aislado" de la barrera. En segundo lugar, los transformadores son muy buenos para generar y recibir señales diferenciales y, al mismo tiempo, proporcionan un alto rechazo de modo común, lo que los convierte en una buena combinación con el cableado de par trenzado. En tercer lugar, es más fácil diseñar transformadores para alta frecuencia (también conocida como alta velocidad) que optoacopladores.
El acoplamiento de transformadores tiene algunas desventajas, los transformadores no funcionan en CC y los transformadores pequeños que funcionan bien a altas frecuencias no funcionan tan bien a bajas frecuencias, pero esto se soluciona fácilmente mediante esquemas de codificación de línea que evitan las bajas frecuencias.
Una función integrada más importante que a menudo se olvida es la coincidencia de impedancia:
El transformador de señal hace coincidir la impedancia del lado PHY (típ. 100 ohmios de diferencia) con la impedancia del lado de la línea (típ. 150 ohmios de diferencia).
ALGUNAS ACLARACIONES después del comentario de Kevin:
desde aquí :
Algunos nombres para diferentes tipos de cables:
- UTP = Cable de 4 pares trenzado (equilibrado) sin blindaje, 100 ohmios
- STP = Cable de 2 pares con blindaje total de lámina/trenza con blindaje individual, 150 ohmios
- FTP = Cable de 4 pares blindado con lámina general, 100 ohmios
- ScTP = Cable blindado total de lámina/trenza, 100 o 120 ohmios
Además, el UPT de 100 ohmios y el STP de 150 ohmios se mencionan en el estándar como medio --- consulte IEEE 802.3, subcláusula 24.1.2, elemento d).
Por lo tanto, es claro decir que el transformador de señal hace coincidir la impedancia del lado PHY (típ. 100 ohmios de diferencia) con la impedancia del lado de la línea (pueden ser varias) .
kevin vermeer
slugonamisión
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