¿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 buscar en Google correctamente.

Déjame adivinar: ¿Esto está relacionado con el reciente problema de fabricación de Raspberry Pi en el que los conectores RJ45 no acoplados magnéticamente fueron sustituidos por conectores magnéticos? Una buena pregunta, y las respuestas en los comentarios de ese blog están por todas partes.
Es más que me recordó que no tenía idea de para qué era en lugar de comenzar la pregunta, también surgió en nuestra oficina cuando intentaba conectar dos cables de ethernet, pero en el sentido de que los conectores acoplados magnéticamente significa que lo haría. no funciona Gracias por el puntero sin embargo.
Correcto, principalmente para reducir el ruido y evitar que algo como esto mate el tablero de destino, te tengo.

Respuestas (4)

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.

bien dicho, esp. respecto a las diferencias de terreno.
Gracias, eso es muy útil, y sí, mi pregunta era más "por qué está esto en la especificación" en lugar de la respuesta simple.
"los dos más comunes son el optoaislamiento y el acoplamiento de transformadores". ¿Qué pasa con el aislamiento galvánico? Es el método de aislamiento prescrito y opcional en algunos casos para IEEE 1394 .
@usuario: ¿Qué quiere decir exactamente con aislamiento galvánico? Todos estos métodos se tratan de aislar en voltaje, que es lo que implica "galvánico". Hay otras formas de aislar el voltaje de dos circuitos, pero, con mucho, las más comunes que he visto son los métodos opto y de transformador. ¿Crees que hay un método más común que cualquiera de estos dos?
@OlinLathrop Debería haber usado el término "aislamiento capacitivo". Lo que quise decir es usar condensadores para pasar la señal mientras se rechaza el modo común. Según tengo entendido, esa técnica se usa en las implementaciones IEEE 1394 para aislar las capas física y de enlace en caso de que las conexiones a tierra de ambos dispositivos no estén aisladas. Supongo que si esto es "común" depende de su definición de común, como en el número de unidades frente al número de diseños distintos. Dado que muchas (¿la mayoría?) de las computadoras portátiles y las placas base todavía se envían con puertos IEEE 1394, y lo han hecho durante aproximadamente una década, parece al menos digno de mención.
"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". - En realidad, se aplica tanto a 10Base5 como a 10base2 (cable amarillo y red más barata). En esos casos, el aislamiento está en el lado AUI con el transceptor conectado directamente al cable. Requieren un convertidor CC/CC aislado, así como el transformador de datos. Disponen de 1500V de aislamiento. kevin
Otra gran ventaja de los transformadores sobre los optoaisladores es que se pueden aislar fácilmente en ambos extremos. Aislar en ambos extremos con optos es mucho más complejo debido a la necesidad de alimentación.
¿Los magnéticos no rechazan también un posible pico de tensión en caso de desconexión de un lado? Quiero decir, podría haber energía almacenada inductivamente en un cable largo, tan pronto como lo desconecte de un enchufe, es posible que esta energía quiera volver a algún lado. las inductancias impiden que el voltaje aumente rápidamente, lo que limita la potencia transmitida a través del magnetismo ya que dI / dt no explotará, ¿o estoy totalmente equivocado allí?
Quien haya votado negativo, ¿qué crees que está mal?
  1. Aislamiento. Entonces, si el cable tiene un cortocircuito a alto voltaje, su placa no explotará.
  2. Es necesario ya que el otro extremo puede tener una tierra diferente. Ese es un caso específico de aislamiento, pero también se requiere en el funcionamiento normal.
¡Corto y al grano!

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) .

Err no: el cable también tiene una impedancia diferencial de 100 ohmios.
Definitivamente no. UTP y STP como se usan para Ethernet: CAT5, CAT5e, CAT6, CAT7 son 100 ohmios ± 15 %. "Par trenzado blindado" describe dos cables trenzados y blindados, estos pueden tener cualquier impedancia (dentro de lo razonable)... pero no para Ethernet.