Ethernet / RJ45ソケットが磁気的に結合されているのはなぜですか？

タイトルが本当に言っているように、イーサネットソケットをマグカップリングする必要があるのはなぜですか？私は電子機器の基本的な理解を持っていますが、ほとんどの場合、これを適切にグーグル検索するための適切な検索用語を見つけることができません。

イーサネット仕様がそれを必要とするので、正解はです。

あなたは尋ねなかったが、他の人はなぜこの接続方法がそのタイプのイーサネットのために選ばれたのか疑問に思うかもしれない。これは、10base-Tや100base-Tなどのポイントツーポイントイーサネットの種類にのみ適用され、元のイーサネットやThinLanイーサネットには適用されないことに注意してください。

問題は、イーサネットがかなり長い稼働をサポートできるため、建物内または別の建物内の配電ネットワークの遠方のブランチから異なる端の機器に電力を供給できることです。これは、イーサネットノード間に大きなグランドオフセットが存在する可能性があることを意味します。これは、RS-232などの地上参照通信方式の問題です。

通信回線のグランドオフセットを処理する方法はいくつかありますが、最も一般的なのは光絶縁とトランス結合です。方法とイーサネットが達成しようとしていることの間のトレードオフを考えると、トランス結合はイーサネットの正しい選択でした。トランス結合を使用した最も古いバージョンのイーサネットでさえ、10 Mbit / sで動作します。これは、少なくとも、全体のチャネルが10 MHzのデジタル信号をサポートする必要があることを意味しますが、実際に使用されるエンコーディングスキームでは、実際にはその2倍が必要です。10 MHzの方形波でも、レベルは50 nsしか持続しません。これは、フォトカプラにとって非常に高速です。それよりもはるかに速い光伝送手段がありますが、イーサネットパルストランスのように両端で安価または単純ではありません。

トランス結合の欠点の1つは、DCが失われることです。実際に対処するのはそれほど難しくありません。すべての情報が、トランスフォーマーを通過するのに十分な速さで変調されることを確認します。イーサネットシグナリングを見ると、これがどのように考慮されたかがわかります。

非常に優れたコモンモード除去など、トランスには素晴らしい利点もあります。トランスは、巻線の両端の電圧を同時に駆動するのではなく、巻線の両端の電圧を「見る」だけです。意図的な回路を使用せず、基本的な物理学だけで差動フロントエンドを取得します。

トランス結合が決定されると、大きな負担をかけることなく、高い絶縁電圧を簡単に指定できました。一次側と二次側を数100 V絶縁する変圧器を作ることは、そうしないとしない限りほとんど起こりません。1000 Vにまで改善することは、それほど難しくも高価でもありません。そのため、イーサネットを使用して、数ボルトのグランドオフセットを処理するだけでなく、大幅に異なる電圧にアクティブに駆動される2つのノード間で通信できます。たとえば、1つのノードが電力線フェーズに乗っており、他のノードがニュートラルを参照していることは、完全に問題なく標準内です。

1. 分離。そのため、ケーブルが高電圧に短絡しても、ボードは爆発しません。
2. もう一方の端には別のグランドがある可能性があるため、これが必要です。これは特定の分離の場合ですが、通常の操作でも必要です。

分離は、広範囲にわたってさまざまなハードウェアをリンクしている通信システムでは非常に良いアイデアです。主電源配線またはデバイスの障害電流/電圧が通信配線に広がることは望ましくありません。

アイソレーションには、オプトとトランスの2つのオプションが基本的にあります。トランス絶縁には、いくつかの大きな利点があります。まず、信号電力は変圧器を通過するため、バリアの「絶縁」側に電源を供給する必要はありません。次に、トランスは差動信号の生成と受信に非常に優れている一方で、高いコモンモード除去を提供するため、ツイストペア配線との優れた組み合わせになります。第三に、フォトカプラよりも高周波（別名高速）用のトランスを設計するのは簡単です。

トランス結合にはいくつかの欠点があり、トランスはDCで動作せず、高周波で良好に動作する小型トランスは低周波数であまり動作しませんが、これは低周波数を回避するラインコーディングスキームを介して簡単に処理されます。

しばしば忘れられるもう1つの重要なシームレス機能は、インピーダンスマッチングです。

信号トランスは、PHY側のインピーダンス（typ 100 Ohm diff）とライン側のインピーダンス（typ 150 Ohm diff）を一致させます。

ケビンのコメントの後のいくつかの明確化：

ここから：

異なるケーブルタイプの命名：

• UTP =シールドなしツイスト（バランス）4ペアケーブル、100オーム
• STP =全体的にフォイル/ブレードでシールドされた2ペアケーブル、個別シールド付き、150オーム
• FTP =全体的にフォイルでシールドされた4ペアケーブル、100オーム
• ScTP =全体のフォイル/編組シールドケーブル、100または120オーム

また、100オームUPTと150オームSTPの両方が標準として媒体として言及されています。IEEE802.3、サブ条項24.1.2、項目d）を参照してください。

したがって、信号トランスがPHY側のインピーダンス（typ 100 Ohm diff）とライン側のインピーダンス（さまざまな場合があります）に一致すると言うことは明確です。