Por que os soquetes Ethernet / RJ45 são acoplados magneticamente?

Como o título realmente diz, por que os soquetes Ethernet precisam ser acoplados por mag? Eu tenho um entendimento básico de eletrônica, mas principalmente, não consigo descobrir os termos de pesquisa certos para pesquisar isso corretamente no Google.

A resposta correta é porque a especificação ethernet exige .

Embora você não tenha perguntado, outras pessoas podem se perguntar por que esse método de conexão foi escolhido para esse tipo de Ethernet. Lembre-se de que isso se aplica apenas às variedades de Ethernet ponto a ponto, como 10base-T e 100base-T, não à Ethernet original ou à ThinLan Ethernet.

O problema é que a Ethernet pode suportar execuções razoavelmente longas, de modo que equipamentos em extremidades diferentes possam ser alimentados a partir de ramos distantes da rede de distribuição de energia dentro de um edifício ou mesmo em edifícios diferentes. Isso significa que pode haver um deslocamento significativo do solo entre os nós da Ethernet. Esse é um problema nos esquemas de comunicação referenciados no solo, como o RS-232.

Existem várias maneiras de lidar com desvios de terra nas linhas de comunicação, sendo as duas mais comuns o opto-isolamento e o acoplamento do transformador. O acoplamento do transformador foi a escolha certa para a ethernet, dadas as vantagens entre os métodos e o que a ethernet estava tentando realizar. Até a versão mais antiga da Ethernet que usava acoplamento de transformador é de 10 Mbit / s. Isso significa que, no mínimo, o canal geral precisa suportar sinais digitais de 10 MHz, embora, na prática, com o esquema de codificação usado, ele realmente precise do dobro disso. Mesmo uma onda quadrada de 10 MHz possui níveis que duram apenas 50 ns. Isso é muito rápido para os acopladores ópticos. Existem meios de transmissão de luz que são muito mais rápidos que isso, mas eles não são baratos ou simples em cada extremidade, como os transformadores de pulso ethernet.

Uma desvantagem do acoplamento do transformador é que a CC está perdida. Na verdade, não é tão difícil de lidar. Você garante que todas as informações sejam transmitidas por modulação com rapidez suficiente para passar pelos transformadores. Se você observar a sinalização Ethernet, verá como isso foi considerado.

Também existem boas vantagens para os transformadores, como excelente rejeição de modo comum. Um transformador apenas "vê" a tensão através de seus enrolamentos, não a tensão comum em que ambas as extremidades do enrolamento são acionadas simultaneamente. Você obtém um front end diferencial sem um circuito deliberado, apenas física básica.

Uma vez decidido o acoplamento do transformador, era fácil especificar uma alta tensão de isolamento sem criar muita carga. Fazer um transformador que isola o primário e o secundário em alguns 100 V praticamente acontece a menos que você tente não fazê-lo. Tornar bom para 1000 V não é muito mais difícil ou muito mais caro. Dado que, a Ethernet pode ser usada para se comunicar entre dois nós ativados ativamente para tensões significativamente diferentes, não apenas para lidar com alguns volts de deslocamento de terra. Por exemplo, é perfeitamente adequado e dentro do padrão ter um nó montado em uma fase da linha de energia com o outro referenciado ao neutro.

1. Isolamento. Portanto, se o cabo estiver em curto com alta tensão, sua placa não explodirá.
2. É necessário, pois a outra extremidade pode ter um terreno diferente. Esse é um caso específico de isolamento, mas também é necessário em operação normal.

O isolamento é uma idéia muito boa em sistemas de comunicação que estão conectando muitos hardwares diferentes em uma ampla área. Você não deseja que a corrente / voltagem de falha na fiação ou nos dispositivos principais se espalhe pela fiação de comunicação.

Existem basicamente duas opções para isolamento, opto e transformador. O isolamento do transformador tem algumas vantagens importantes. Primeiro, a potência do sinal passa pelo transformador, o que significa que você não precisa obter uma fonte de alimentação no lado "isolado" da barreira. Em segundo lugar, os transformadores são muito bons em gerar e receber sinais diferenciais e, ao mesmo tempo, oferecer alta rejeição ao modo comum, isso os torna uma boa combinação com a fiação de pares trançados. Em terceiro lugar, é fácil projetar transformadores para alta frequência (também conhecido como alta velocidade) do que os optoacopladores.

O acoplamento do transformador tem algumas desvantagens, os transformadores não funcionam em CC e os pequenos transformadores que funcionam bem em altas frequências não funcionam tão bem em baixas frequências, mas isso é facilmente tratado através de esquemas de codificação de linhas que evitam baixas frequências.

Uma mais importante função contínua frequentemente esquecida é a correspondência de impedância:

O transformador de sinal corresponde à impedância lateral PHY (tipo 100 Ohm diff) com a impedância lateral da linha (tipo 150 Ohm diff).

ALGUMA CLARIFICAÇÃO após o comentário de Kevin:

a partir daqui :

Alguns nomes para diferentes tipos de cabos:

• UTP = Cabo trançado (balanceado) de 4 pares não blindado, 100 Ohms
• STP = Cabo blindado de 2 pares blindado / trançado com blindagem individual, 150 Ohm
• FTP = Cabo de 4 pares blindado com blindagem total, 100 Ohm
• ScTP = Cabo blindado total da folha / trança, 100 ou 120 Ohm

Além disso, o UPT de 100 ohms e o STP de 150 ohms são mencionados na Norma como o meio - consulte IEEE 802.3, subcláusula 24.1.2, item d).

Portanto, é evidente que o transformador de sinal corresponde à impedância do lado PHY (tip 100 Ohm diff) com a impedância do lado da linha (pode ser variada) .