为什么以太网/ RJ45插座电磁耦合？

正如标题所述，为什么以太网插座需要磁耦合？我对电子学有基本的了解，但是大多数情况下，我无法找到合适的搜索词来正确搜索Google。

正确的答案是因为以太网规范要求它。

尽管您没有询问，但其他人可能想知道为什么为这种类型的以太网选择了这种连接方法。请记住，这仅适用于点对点以太网品种，例如10base-T和100base-T，不适用于原始以太网或ThinLan以太网。

问题在于以太网可以支持相当长的运行时间，以便可以从建筑物甚至不同建筑物内配电网络的远距离分支为不同端的设备供电。这意味着以太网节点之间可能存在明显的接地偏移。这是基于地面的通信方案（如RS-232）的问题。

有几种处理通信线路中接地偏移的方法，其中最常见的两种是光电隔离和变压器耦合。考虑到方法与以太网要完成的工作之间的折衷，变压器耦合是以太网的正确选择。甚至使用变压器耦合的最早版本的以太网都以10 Mbit / s的速度运行。这至少意味着整个通道必须支持10 MHz数字信号，尽管实际上在使用编码方案的情况下实际上需要两倍。即使是10 MHz的方波，其电平也仅持续50 ns。对于光耦合器来说，这是非常快的。有光传输的方法要比光传输快得多，但是它们的两端并不像以太网脉冲变压器那样便宜或简单。

变压器耦合的一个缺点是直流损耗。实际上，这并不难处理。您要确保所有信息都以足够快的速度通过调制传递，以使其通过变压器。如果您查看以太网信号，您将看到如何考虑。

变压器也有很好的优点，例如非常好的共模抑制性能。变压器仅“看到”其绕组两端的电压，而不能同时驱动绕组两端的公共电压。您得到的差分前端没有经过精心设计的电路，只是基本物理原理。

一旦确定了变压器耦合，就可以很容易地指定一个高隔离电压，而不会造成很大的负担。除非您不这样做，否则要制造出使初级和次级之间相隔几百V电压的变压器几乎会发生。使其达到1000 V不会困难或昂贵得多。鉴于此，以太网可用于在两个主动驱动至明显不同电压的节点之间进行通信，而不仅仅是处理几伏的接地偏移。例如，在一个标准之内让一个节点跨接在电源线相上，而另一个则参考中性点，这是完全可以的。

1. 隔离。因此，如果电缆短路到高电压，则您的电路板不会爆炸。
2. 因为另一端可能具有不同的接地，所以它是必需的。这是隔离的一种特殊情况，但在正常操作中也是必需的。

在通信系统中，隔离是一个很好的主意，该通信系统在很大的范围内链接了许多不同的硬件。您不希望电源线或设备中的故障电流/电压扩散到通信线路上。

隔离基本上有两种选择：光电和变压器。变压器隔离具有两个主要优点。首先，信号功率通过变压器，这意味着您无需为屏障的“隔离”侧供电。其次，变压器在提供高共模抑制性能的同时，还擅长产生和接收差分信号，这使它们与双绞线完美结合。第三，与光耦合器相比，设计用于高频（又称高速）的变压器要容易得多。

变压器耦合确实有一些缺点，变压器不能在直流下工作，而在高频下工作良好的小型变压器在低频下却不能很好地工作，但是通过避免低频的线路编码方案可以轻松解决这一问题。

经常会忘记的另一个重要的无缝功能是阻抗匹配：

信号变压器将PHY侧阻抗（典型值100 Ohm差）与线路侧阻抗（典型值150 Ohm差）匹配。

凯文评论后的一些澄清：

从这里：

一些区别电缆类型的命名：

• UTP = 100欧姆非屏蔽双绞（平衡）4对电缆
• STP =整体箔/编织屏蔽2对电缆，带独立屏蔽，150欧姆
• FTP =整体箔屏蔽4对电缆，100欧姆
• ScTP =整体箔/编织屏蔽电缆，100或120欧姆

同样，标准中还提到了100欧姆的UPT和150欧姆的STP作为媒介-参见IEEE 802.3，子条款24.1.2，d）。

因此，显然可以说信号变压器使PHY侧阻抗（典型值为100 Ohm diff）与线路侧阻抗（可能不同）匹配。