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    常州同惠電子-什么是網絡變壓器?

     
    什么是網絡變壓器?
    網絡變壓器具體有T1/E1隔離變壓器;ISDN/ADSL接口變壓器;VDSL高通/低通濾波器模塊、接口變壓器;T3/E3、SDH、64KBPS接口變壓器;10/100BASE、 1000BASE-TX網絡濾波器;RJ45集成變壓器;還可根據客戶需要設計專用變壓器。產品主要應用于:高性能數字交換機;SDH/ATM傳輸設備;ISDN、ADSL、VDSL、POE受電設備綜合業務數字設備;FILT光纖環路設備;以太網交換機等等,如裕泰電子的YL18-2050S,YL18-3002S等比較常見!
    數據泵是消費級PCI網卡上都具備的設備,數據泵也被叫做網絡變壓器或可稱為網絡隔離變壓器。
    它在一塊網卡上所起的作用主要有兩個,一是傳輸數據,它把PHY送出來的差分信號用差模耦合
    的線圈耦合濾波以增強信號,并且通過電磁場的轉換耦合到不同電平的連接網線的另外一端;一
    是隔離網線連接的不同網絡設備間的不同電平,以防止不同電壓通過網線傳輸損壞設備。除此
    而外,數據汞還能對設備起到一定的防雷保護作用。
             網絡變壓器在以太網中的作用:
    在以太網設備中,通過PHYRJ45時,中間都會加一個網絡變壓器。有的變壓器中心抽頭接到地。而且接電源時,電源值又可以不一樣,3.3V,2.5V,1.8V都有。這個變壓器的作用分析如下:
    1、中間抽頭為什么有些接電源?有些接地?這個主要是與使用的PHY芯片UTP口驅動類型決定的,這種驅動類型有兩種,電壓驅動和電流驅動。電壓驅動的需要接電源;電流驅動的就直接接個電容到地即可!所以對于不同的芯片,中心抽頭的接法,與PHY是有密切關系的,具體還要參看芯片的datasheet和參考設計了。
    2、為什么接電源時,又接不同的電壓呢?這個也是所使用的PHY芯片資料里規定的UTP端口電平決定的。決定的什么電平,就得接相應的電壓了。即如果是2.5v的就上拉到2.5v,如果是3.3v的就上拉到3.3v。
    ⒊這個變壓器到底是什么作用呢,可不可以不接呢。從理論上來說,是可以不需要接變壓器,直接接到RJ45上,也是能正常工作的。但是呢,傳輸距離就很受限制,而且當接到不同電平網口時,也會有影響。而且外部對芯片的干擾也很大。當接了網絡變壓器后,它主要用于信號電平耦合。其一,可以增強信號,使其傳輸距離更遠;其二,使芯片端與外部隔離,抗干擾能力大大增強,而且對芯片增加了很大的保護作用(如雷擊);其三,當接到不同電平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的網口時,不會對彼此設備造成影響。
             一、電氣隔離
    任何CMOS制程的芯片工作的時候產生的信號電平總是大于0V的(取決于芯片的制程和設計需求),PHY輸出信號送到100米甚至更長的地方會有很大的直流分量的損失。而且如果外部網線直接和芯片相連的話,電磁感應(打雷)和靜電,很容易造成芯片的損壞。
    再就是設備接地方法不同,電網環境不同會導致雙方的0V電平不一致,這樣信號從A傳到B,由于A設備的0V電平和B點的0V電平不一樣,這樣可能會導致很大的電流從電勢高的設備流向電勢低的設備。
    網絡變壓器把PHY送出來的差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強信號,并且通過電磁場的轉換耦合到連接網線的另外一端。這樣不但使網線和PHY之間沒有物理上的連接而換傳遞了信號,隔斷了信號中的直流分量,還可以在不同0V電平的設備中傳送數據。
    網絡變壓器本身就是設計為耐2KV~3KV的電壓的。也起到了防雷保護作用。有些朋友的網絡設備在雷雨天氣時容易被燒壞,大都是PCB設計不合理造成的,而且大都燒毀了設備的接口,很少有芯片被燒毀的,就是變壓器起到了保護作用。
    隔離變壓器可滿足IEEE802.3的絕緣要求,但不能抑制EMI。
    二、共模抑制
    在雙絞線中的每一根導線是以雙螺旋形結構相互纏繞著。流過每根導線的電流所產生的磁場受螺旋形的制約。流過雙絞線中每一根導線的電流方向,決定每對導線發射噪音的程度。在每對導線上流過差模和共模電流所引起的發射程度是不同的,差模電流引起的噪音發射是較小的,所以噪音主要是由共模電流決定。
    ⒈ 雙絞線中的差模信號
    對差模信號而言,它在每一根導線上的電流是以相反方向在一對導線上傳送。如果這一對導線是均勻的纏繞,這些相反的電流就會產生大小相等,反向極化的磁場,使它的輸出互相抵消。
    ⒉ 雙絞線中的共模信號
    共模電流在兩根導線上以相同方向流動,并經過寄生電容Cp到地返回。在這種情況下,電流產生大小相等極性相同的磁場,它們的輸出不能相互抵消。如圖6所示,共模電流在對絞線的表面產生一個電磁場,它的作用正如天線一樣。
    三、共模、差模噪音及其EMC
    電纜上噪音有從電源電纜和信號電纜上產生的輻射噪音和傳導噪音兩大類。這兩大類中又分為共模噪音和差模噪音兩種。差模傳導噪音是電子設備內部噪音電壓產生的與信號電流或電源電流相同路徑的噪音電流,如圖4所示。減小這種噪音的方法是在信號線和電源線上串聯差模扼流圈、并聯電容或用電容和電感組成低通濾波器,來減小高頻的噪音。
    這種噪音產生的電場強度與電纜到觀測點的距離成反比,與頻率的平方成正比,與電流和電流環路的面積成正比。因此,減小這種輻射的方法是在信號輸入端加LC低通濾波器阻止噪音電流流進電纜;使用屏蔽電纜或扁平電纜,在相鄰的導線中傳輸回流電流和信號電流,使環路面積減小。
    共模傳導噪音是在設備內噪音電壓的驅動下,經過大地與設備之間的寄生電容,在大地與電纜之間流動的噪音電流產生的。
    減小共模傳導噪音的方法是在信號線或電源線中串聯共模扼流圈、在地與導線之間并聯電容器、組成LC濾波器進行濾波,濾去共模傳導噪聲。

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