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2024年5月14日发(作者:)
前言
图1所示的网络变压器(Ethernet Transformer,也称数据汞/网络隔离变压器)模块是
网卡电路中不可或缺的部分,它主要包含中间抽头电容、变压器、自耦变压器、共模电感。
该变压器一般都安装在网卡的输入端附近。工作时,由收发器送出的上行数据信号从络变
压器的Pin16-Pin15进入,由Pin10-Pin11输出,经RJ45型转接头,再通过非屏蔽双绞
线送往服务器;服务器送来的下行数据信号经另一对非屏蔽双绞线和RJ45型转接头,由
Pin7-Pin6进入,由Pin1-Pin2输出,然后送到网卡的收发器上。
本文将主要分析网络变压器的原理、主要参数及实现的功能。
功能
Ethernet Transformer主要实现以下三个功能:
1.满足IEEE 802.3电气隔离要求
2.无失真传输以太网信号
3.辐射发射的抑制
电气隔离
任何CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(取决于芯片的制程
和设计需求),PHY输出信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。而
且如果外部网线直接和芯片相连的话,电磁感应(打雷)和静电,很容易造成芯片的损坏。
再就是设备接地方法不同,电网环境不同会导致双方的0V电平不一致,这样信号从A
传到B,由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样,这样可能会导致很大的电流从
电势高的设备流向电势低的设备。
网络变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号,并且通
过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连
接而换传递了信号,隔断了信号中的直流分量,还可以在不同0V电平的设备中传送数据。
网络变压器本身就是设计为耐2KV~3KV的电压的。也起到了防雷保护作用。有些朋
友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏,大都是PCB设计不合理造成的,而且大都烧毁了
设备的接口,很少有芯片被烧毁的,就是变压器起到了保护作用。
隔离变压器可满足IEEE802.3的绝缘要求,但不能抑制EMI。
共模抑制
在双绞线中的每一根导线是以双螺旋形结构相互缠绕着。流过每根导线的电流所产生
的磁场受螺旋形的制约。流过双绞线中每一根导线的电流方向,决定每对导线发射噪音的程
度。在每对导线上流过差模和共模电流所引起的发射程度是不同的,差模电流引起的噪音发
射是较小的,所以噪音主要是由共模电流决定。
1. 双绞线中的差模信号
对差模信号而言,它在每一根导线上的电流是以相反方向在一对导线上传送。如果这一
对导线是均匀的缠绕,这些相反的电流就会产生大小相等,反向极化的磁场,使它的输出互相
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