Pourquoi les prises Ethernet / RJ45 sont-elles couplées magnétiquement?


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Comme le titre l'indique vraiment, pourquoi les sockets ethernet doivent-ils être couplés à un mag? J'ai une compréhension de base de l'électronique, mais la plupart du temps, je n'arrive pas à trouver les bons termes de recherche pour google correctement.


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Laissez-moi deviner: cela est lié au récent hic de Raspberry Pi Manufacturing dans lequel des prises RJ45 non couplées magnétiquement ont été remplacées par des prises magnétiques? Une bonne question, et les réponses dans les commentaires de ce blog sont partout.
Kevin Vermeer

C’est plus que cela m’a rappelé que je ne savais pas du tout à quoi cela servait au lieu de poser la question. Cela a également été soulevé dans notre bureau lorsque nous essayons de connecter deux câbles Ethernet ensemble, mais dans la même veine que les jacks à couplage magnétique signifient ça marche pas. Merci pour le pointeur cependant.
Slugonamission

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Bien, donc surtout pour réduire le bruit et empêcher quelque chose comme ça de tuer le tableau cible.
Slugonamission

Réponses:


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La bonne réponse est parce que la spécification Ethernet le requiert .

Bien que vous ne l'ayez pas demandé, d'autres peuvent se demander pourquoi cette méthode de connexion a été choisie pour ce type d'Ethernet. N'oubliez pas que cela ne s'applique qu'aux variétés Ethernet point à point, telles que 10base-T et 100base-T, pas à l'Ethernet d'origine ou à l'Ethernet ThinLan.

Le problème réside dans le fait qu’Ethernet peut prendre en charge des distances assez longues, de sorte que des équipements situés à des extrémités différentes peuvent être alimentés à partir de branches distantes du réseau de distribution d’alimentation dans un bâtiment ou même de bâtiments différents. Cela signifie qu'il peut y avoir un décalage à la terre important entre les nœuds Ethernet. Ceci est un problème avec les schémas de communication référencés au sol, tels que RS-232.

Il existe plusieurs manières de traiter les décalages de masse dans les lignes de communication, les deux solutions les plus courantes étant l’opto-isolement et le couplage de transformateur. Le couplage par transformateur était le bon choix pour Ethernet, étant donné les compromis entre les méthodes et ce que Ethernet essayait d'accomplir. Même la première version d'Ethernet utilisant le couplage de transformateur fonctionne à 10 Mbit / s. Cela signifie, à tout le moins, que le canal global doit prendre en charge des signaux numériques de 10 MHz, bien que, dans la pratique, le schéma de codage utilisé nécessite en réalité le double. Même une onde carrée de 10 MHz a des niveaux ne dépassant que 50 ns. C'est très rapide pour les opto-coupleurs. Il existe des moyens de transmission de la lumière qui vont beaucoup plus vite que cela, mais ils ne sont ni économiques ni simples à chaque extrémité comme le sont les transformateurs d’impulsions Ethernet.

Un inconvénient du couplage de transformateur est que le courant continu est perdu. Ce n'est pas si difficile à gérer. Vous vous assurez que toutes les informations sont transportées par la modulation suffisamment rapidement pour être transmises aux transformateurs. Si vous regardez la signalisation Ethernet, vous verrez comment cela a été envisagé.

Les transformateurs présentent également de beaux avantages, comme un très bon rejet du mode commun. Un transformateur "ne" voit que la tension sur ses enroulements, et non la tension commune aux deux extrémités de l'enroulement. Vous obtenez un frontal différentiel sans circuit délibéré, juste de la physique de base.

Une fois le couplage du transformateur décidé, il était facile de spécifier une tension d’isolation élevée sans créer de charge supplémentaire. Faire un transformateur qui isole le primaire et le secondaire par quelques 100 V se passe à peu près à moins que vous essayiez de ne pas. Le rendre bon à 1000 V n'est ni beaucoup plus difficile ni beaucoup plus cher. Etant donné cela, Ethernet peut être utilisé pour communiquer entre deux nœuds activement entraînés à des tensions très différentes, et pas seulement pour traiter quelques volts de décalage au sol. Par exemple, il est tout à fait normal et dans les limites de la norme d’avoir un nœud sur une phase de ligne électrique, l’autre étant référencé au neutre.


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bien dit, esp. concerne les différences de sol.
JustJeff

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Merci, c'est très utile, et oui, ma question était plus "pourquoi est-ce dans la spécification" plutôt que la réponse simple.
slugonamission

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@user: Qu'entendez-vous exactement par isolation galvanique? Toutes ces méthodes consistent à isoler la tension, ce que "galvanique" implique. Il existe d'autres moyens d'isoler la tension de deux circuits, mais les méthodes les plus courantes que j'ai observées sont celles de l'opto et du transformateur. Pensez-vous qu'il existe une méthode plus commune que l'une ou l'autre?
Olin Lathrop

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"N'oubliez pas que cela ne s'applique qu'aux variétés Ethernet point à point, telles que 10base-T et 100base-T, ni à l'Ethernet d'origine ni à l'Ethernet ThinLan." - En fait, cela s’applique à la fois à 10Base5 et à 10base2 (câble jaune et réseau moins cher). Dans ces cas, l'isolation est du côté AUI, l'émetteur-récepteur étant directement connecté au câble. Ils nécessitent un convertisseur CC / CC isolé ainsi que le transformateur de données. Ils ont 1500V d'isolement. kevin
Kevin White

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Un autre grand avantage des transformateurs par rapport aux opto-isolateurs est que vous pouvez facilement isoler des deux côtés. Isoler des deux côtés avec optos est beaucoup plus complexe en raison du besoin de pouvoir.
Peter Green

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  1. Isolement. Donc, si le câble est court-circuité à une tension élevée, votre carte ne va pas exploser.
  2. Cela est nécessaire car l'autre extrémité peut avoir un motif différent. C'est un cas spécifique d'isolement, mais il est également requis en fonctionnement normal.

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bref et au point!
JustJeff

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L'isolation est une très bonne idée sur les systèmes de communication qui relient de nombreux matériels différents sur une vaste zone. Vous ne voulez pas que les tensions / courants de défaut du câblage secteur ou des appareils se propagent sur le câblage de vos communications.

Il existe essentiellement deux options pour l'isolation, opto et transformateur. L'isolation du transformateur présente plusieurs avantages majeurs. Premièrement, le signal passe par le transformateur, ce qui évite d'avoir à alimenter le côté "isolé" de la barrière. Deuxièmement, les transformateurs sont très efficaces pour générer et recevoir des signaux différentiels tout en fournissant une réjection de mode commun élevée, ce qui en fait une bonne combinaison avec un câblage à paire torsadée. Troisièmement, il est facile de concevoir des transformateurs haute fréquence (à haute vitesse) plutôt que des optocoupleurs.

Le couplage de transformateur a ses inconvénients, les transformateurs ne fonctionnent pas en courant continu et les petits transformateurs fonctionnant bien dans les hautes fréquences ne fonctionnent pas aussi bien dans les basses fréquences, mais cela est facilement traité par des systèmes de codage de ligne qui évitent les basses fréquences.


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Une autre fonction transparente importante souvent oubliée est l’adaptation d’impédance:

Le transformateur de signal fait correspondre l'impédance côté PHY (type 100 Ohm diff) à l'impédance côté ligne (type 150 Ohm diff).

QUELQUES CLARIFICATIONS après le commentaire de Kevin:

à partir d' ici :

Quelques noms pour différents types de câbles:

  • UTP = câble torsadé non blindé (équilibré) à 4 paires, 100 Ohms
  • STP = Câble / paire torsadé blindé, câble à 2 paires avec blindage individuel, 150 Ohm
  • FTP = Câble à 4 paires blindé par feuille, 100 Ohm
  • ScTP = Câble blindé feuille / tresse, 100 ou 120 Ohm

En outre, les standards UPT 100 ohms et 150 ohms STP sont tous deux mentionnés dans la norme comme moyen --- voir IEEE 802.3, sous-clause 24.1.2, point d).

Par conséquent, il est clair que le transformateur de signal adapte l’impédance côté PHY (type 100 Ohm diff) à l’impédance côté ligne (elle peut être différente) .


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Err non - le câble a également une impédance différentielle de 100 ohms.
Kevin White
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