RJ45 Pinout und Magnetics Ein Leitfaden für PCB-Designer

Sie stehen vor einer gemeinsamen Herausforderung für das PCB-Design: das Hinzufügen eines zuverlässigen Ethernet-Ports. Ihr Erfolg beginnt mit dem RJ45-Connector. Die Standard-Ethernet-Pinout RJ45 ist die Grundlage für jedes Netzwerk-Interface-Design. Unten ist die grundlegende Pinout für einen typischen RJ45 PCB Mount Connector.

Dieser Leitfaden hilft Ihnen, den RJ45 zu meistern. Wir werden Pinout-Standards und Magnetik erforschen. Sie werden auch über Power over Ethernet (PoE) und Schutz für Ihre Leiterplatte lernen. Ein gutes Ethernet-Design sorgt für ein robustes Produkt.

Wichtige Imbiss buden

• Verwenden Sie den Verdrahtung standard T568B für Ihren RJ45 Ethernet-Port. Dies ist der häufigste Weg zuVerbinden Sie Netzwerk geräte.

• Verwenden Sie immer Ethernet-Magnetics zwischen dem RJ45-Port und Ihrem Haupt chip. Sie schützen Ihr Gerät und halten Signale frei.

• Wenn Sie Power over Ethernet (PoE) verwenden, wählen Sie spezielle RJ45-Teile. Diese Teile können mit der zusätzlichen Kraft umgehen, ohne zu brechen.

• Fügen Sie Schutz teile wie TVS hinzuDiodenIn der Nähe des RJ45-Hafens. Dies verhindert, dass statische ElektrizitätIhr Gerät beschädigen.

Den RJ45 Ethernet Pinout verstehen

Die Pins an einem RJ45-Anschluss haben einen bestimmten Job. Sie müssen einen Standard verkabelung splan für Ihr Gerät befolgen, um zu kommunizieren. Die beiden Standards für die RJ45 Ethernet Pinout sind T568A und T568B. Ihre Wahl beeinflusst, wie der RJ45-Connector Daten sendet und empfängt.

Der T568B Pinout Standard

Sie verwenden den Verdrahtung standard T568B für die meisten neuen Ethernet-Designs. Es ist der häufigste Standard in den Vereinigten Staaten und für neue Netzwerke. In diesem Setup verbindet sich das orange farbene Draht paar mit den Stiften 1 und 2 zur Daten übertragung. Das grüne Draht paar verbindet sich mit den Stiften 3 und 6 zum Empfang von Daten. IhrePCB-Layout für den RJ45Sollte diesem beliebten Pinout folgen.

Die folgende Tabelle zeigt die Pinout für T568B und T568A.

Der T568A Pinout und seine Verwendung

Der Verdrahtung standard T568A ist das andere offizielle Verdrahtung schema für einen RJ45. Der Haupt unterschied besteht darin, dass der T568A-Standard die orange farbenen und grünen Draht paare vertauscht. Hier überträgt das grüne Paar Daten und das orange farbene Paar empfängt sie. Während für neue Projekte weniger verbreitet, müssen Sie die T568A Pinout in bestimmten Situationen verwenden.

Möglicher weise müssen Sie T568A verwenden für:

• Projekte für Einrichtungen der US-Regierung.

• Aufrechterhaltung der Konsistenz mit der vorhandenen Verdrahtung T568A.

• Unterstützung einiger älterer Telefon-oder Industries ysteme.

Straight-Through vs. Crossover auf einer Leiterplatte

In der Vergangenheit brauchten Sie zwei Arten von Ethernet-Kabeln. Ein gerades Kabel verwendet denselben Standard (T568B an beiden Enden), um einen Computer an einen Schalter anzuschließen. Ein Crossover-Kabel verwendet T568A an einem Ende und T568B am anderen Ende, um zwei ähnliche Geräte wie zwei Computer zu verbinden.

Für IhreModernes PCB-DesignDas ist selten ein Problem. Die meisten Ethernet-PHYs enthalten jetzt eine Funktion namens Auto MDI-X.

Auto MDI-X erkennt automatisch die erforderliche KonfigurationFür einen Ethernet-Port. Diese TechnologieMacht spezielle "Crossover"-Kabel überflüssigBeim Anschließen von Geräten.

Diese FunktionErkennt automatisch die RJ45-Verkabelung und SwapsDie Sende-und Empfangs paare innerhalb des Chips, wenn nötig.Für Gigabit Ethernet werden alle vier Draht paare verwendetUm gleichzeitig Daten zu senden und zu empfangen, wodurch die Idee einer Crossover-RJ45-Ethernet-Pinout überflüssig wird. Sie können Ihre Leiterplatte mit einem Standard-Pinout T568B RJ45 Ethernet entwerfen und darauf vertrauen, dass Auto MDI-X die Verbindung übernimmt.

Ethernet-Magnetik-Integration

Sie können einen Ethernet-PHY-Chip nicht direkt an einenAnschluss RJ45. Sie müssen einen bestimmten Satz von Komponenten, sogenannte Ethernet-Magnetics, zwischen ihnen platzieren. Diese Magnetik ist für einen konformen und funktionalen Ethernet-Port unerlässlich.Das Auslassen kann zu Fehlfunktionen des Geräts oder sogar zu dauerhaften Schäden an Ihrem PHY führen.

Warum Magnetik essentiell ist

Ethernet-Magnetik ist typischer weise ein Satz kleiner Transformatoren und Drosseln. Sie führen drei kritische Jobs für Ihr Design aus.

1. Elektrische Isolierung:Magnetics bilden eine Barriere zwischen dem für den Benutzer zugänglichen RJ45-Port und den internen Schaltkreisen Ihres Geräts. Diese Isolation ist eine wichtige Sicherheits anforderung. Es schützt Benutzer vor möglichen Stromschlägen und schützt Ihre Leiterplatte vor schädlichen externen Spannungen. Diese Sicherheits maßnahme ist nach Industries tandards vor geschrieben.

   • DieIEEE 802.3Standard, speziell Änderungen wieIEEE 802.3 cr-2021Erfordert diese elektrische Isolation für Ethernet-Ports, um den modernen Sicherheits bestimmungen zu entsprechen.

2. Common-Mode-Geräusch-Ablehnung:Ethernet-Signale bewegen sich auf verdrillten Draht paaren. Geräusche von äußeren Quellen können beide Drähte in einem Paar gleicher maßen beeinflussen. Dies wird als Common-Mode-Rauschen bezeichnet.Der mittig getippte Transformator in der Magnetik bietet einen Weg für dieses Geräusch, um zu Boden zu gelangen. Diese Aktion entfernt das Rauschen von Ihren wichtigen Datensignalen und verhindert, dass es EMI verursacht und Daten beschädigt.

3 poe.Impedanz-Matching:Ihr Ethernet PHY und das Ethernet-Kabel haben unterschied liche elektrische Eigenschaften. Die Magnetik fungiert als passende Brücke. Für Gigabit-Ethernet müssen Sie die Differential paare mit einem100 Ω Impedanz. Die Magnetik stellt sicher, dass das Signal eine konsistente Impedanz vom Chip zum Kabel sieht, die Signal reflexionen verhindert und die Signal integrität für eine zuverlässige Kommunikation aufrechter hält.

Magnetik-Schema und Layout

Ihr Schaltplan zeigt die Verbindung vom PHY über die Magnetik zum RJ4s5 PCB-Anschluss. Die Magnetik isoliert die PHY-Seite von der Kabels eite. Diese Isolation ist die wichtigste Regel für Ihr PCB-Layout.

(Hier würde ein probe schema tisches Diagramm platziert, das die Verbindungen PHY, Magnetik und RJ45 zeigt.)

Wenn Sie die Leiterplatte entwerfen, müssen Sie diese Isolation physisch durchsetzen.

Erstellen Sie eine Isolation lücke🚧Sie müssen einen physischen Hohlraum in den PCB-Ebenen unter der Magnetik und dem RJ45-Stecker erzeugen. Diese Lücke, die oft als "Wassergraben" oder "Halte zone" bezeichnet wird, sollte die Chassis-Erde (Kabels eite) vom digitalen Untergrund Ihrer Leiterplatte (PHY-Seite) trennen. Keine Spuren oder Kupfer flugzeuge sollten diese Lücke überqueren.

Hier sind die wichtigsten Layout regeln für Ihr Ethernet-Design:

• Ort Komponenten Schließen:Positionieren Sie den RJ45 PCB-Anschluss, die Magnetik und das PHY so nah wie möglich aneinander, um die Signals puren kurz zu halten.

• Routen different ielle Paare:Verleiten Sie die Sende-(TX)-und Empfangs paare (RX) als 100 Ω-Differential paare. Halten Sie die beiden Spuren in jedem Paar fest gekoppelt und längen angepasst, um das Rauschen zu minimieren.

• Vermeiden Sie Vias:Verwenden Sie keine Vias in den Differential paar spuren zwischen PHY und Magnetik. Vias ändern die Impedanz und können die Signal qualität stören.

• Verwenden Sie ein festes Boden flugzeug:Verwegen Sie die Hoch geschwindigkeit spuren über eine durchgehende Boden ebene auf der PHY-Seite der Leiterplatte, um einen sauberen Rückweg zu gewährleisten.

Für bestimmte PHYs, wie z. B. die von HiSilicon, können Sie die Komponenten auswahl vereinfachen, indem Sie mit einem von HiSilicon benannten (autorisierten) Lösungs partner wie z.NovaTechnology Company (HK) Limited), um eine ordnungs gemäße Integration zu gewährleisten.

Diskrete vs. integrierte Mag Jacks

Sie haben zwei Haupt optionen für die Implementierung von Ethernet-Magnetik auf Ihrer Leiterplatte.

• Diskrete Magnetik:Sie verwenden einen separaten RJ45-Anschluss und ein separates Magnetics-Modul auf Ihrer Leiterplatte.

• Integrierte MagJack:Sie verwenden einen einzigen RJ45-Stecker, dessen Magnetik in sein Gehäuse eingebaut ist.

Jeder Ansatz hat Kompromisse für Ihr Design.Ein integrierter MagJack spart wertvollen PCB-Platz, der sich ideal für kompakte Produkte eignet. Sie reduzieren auch die Anzahl der Komponenten und können den Entwurfs prozess vereinfachen.Diskrete Magnetik bietet jedoch häufig eine überlegene EMV-Leistung, da die größeren Komponenten bessere Eigenschaften aufweisen und das Risiko einer Geräusch kopplung geringer ist.

Die beste Wahl hängt von den Prioritäten Ihres Projekts ab.

Für kosten sensitive oder großvolumige Anwendungen kann diskrete Magnetik billiger sein. Für Designs, bei denen Platz auf der Platine oberste Priorität hat oder Sie schnell auf den Markt kommen müssen, ist ein integrierter RJ45 PCB-Anschluss oft die bessere Lösung.

Power over Ethernet (PoE) Design

Sie können Ihr Produkt design vereinfachen, indem Sie Power over Ethernet (PoE) verwenden. Mit dieser Technologie können Sie sowohl Daten als auch Strom über ein einziges Ethernet-Kabel senden. Das Hinzufügen von PoE zu Ihrem PCB-Design erfordert sorgfältige Aufmerksamkeit auf die Pinout-,Komponenten auswahlUnd Layout.

PoE Pinout Modi A und B

Power over Ethernet verwendet zwei Standard methoden, um Strom zu liefern: Modus A und Modus B. Ihr Gerät muss mindestens einen dieser Modi unterstützen.

• Modus A (Endspan): Macht teilt die gleichen Drähte wie die Daten.Die Pins 1 und 2 liefern die positive Spannung (), während die Pins 3 und 6 die negative Spannung (-) liefern.

• Modus B (Midspan):Die Strom versorgung nutzt die Ersatz draht paare in 10/100 Ethernet. Die Stifte 4 und 5 sind positiv () und die Stifte 7 und 8 sind negativ (-).

Für Gigabit-Ethernet tragen alle vier Paare Daten, sodass die Strom versorgung als Gleichtakt spannung für jedes Paar abgegeben wird. Moderne PoE-Geräte können normaler weise Strom aus beiden Modi aufnehmen.

Auswahl von PoE-bewerteten Magnetics

Sie können keine Standard-Ethernet-Magnetik für eine PoE-Anwendung verwenden.Der Gleichstrom kann den Transformator kern in nicht bewerteten Magnetiken sättigen. Diese Sättigung verschl echtert das Datensignal, was zu Verbindungs fehlern führt. Noch wichtiger ist, dass die dünnen Drähte in Standard komponenten überhitzen können, was ein Sicherheits risiko darstellt.

Sie müssen einen rj45-Stecker und Magnetics auswählen, die speziell für Ihre PoE-Anforderungen bewertet sind. Das IEEE definiert mehrere PoE-Standards mit jeweils zunehmender Leistungs abgabe.

Überprüfen Sie das Datenblatt!💡Bei der Auswahl eines PoE rj45 PCB Mount Connector oder Magnetics, immerÜberprüfen Sie die aktuelle Bewertung pro Paar. Stellen Sie sicher, dass die Komponente für den richtigen IEEE 802.3-Standard (af, at oder bt) geeignet ist, den Ihr Design benötigt.

PoE und das RJ45 Connector Layout

Ihr PCB-Layout ist entscheidend für ein zuverlässiges PoE-Design. Die in PoE verwendeten höheren Ströme erzeugen mehr Wärme im rj45-Stecker und auf der Leiterplatte. Sie müssen diese Hitze verwalten, um Schäden zu vermeiden.

Achten Sie bei Ihrem Layout genau auf die kraft tragenden Spuren. Diese Spuren auf Ihrer Leiterplatte müssen breit genug sein, um den PoE-Strom ohne Überhitzung zu bewältigen. Verwenden Sie einen PCB-Spuren breiten rechner, um die richtige Größe basierend auf Ihren aktuellen Anforderungen und dem Kupfer gewicht zu bestimmen. Stellen Sie sicher, dass Ihr Rj45 PCB-Anschluss auch für den Betriebs temperatur bereich geeignet ist, den Ihr Produkt erleben wird, was häufig der Fall ist-40 °C bis 85 °CFür industrielle Anwendungen. Ein gutes thermisches Design für Ihren rj45-Port ist für ein sicheres und langlebiges PoE-Produkt unerlässlich.

ESD-und EMI-Schutz leitfaden

Ihr Ethernet-Port ist eine offene Tür zur Außenwelt. Dies macht es anfällig für elektro statische Entladung (ESD) und elektro magnetische Störungen (EMI). Sie müssen hinzufügenSchutzsc haltungenZu Ihrem PCB-Design, um sicher zustellen, dass Ihr Produkt robust und zuverlässig ist.

ESD-Schutz für RJ45 Pins

Ein ESD-Ereignis ist ein plötzlicher Ausbruch statischer Elektrizität. Es kann den empfindlichen Ethernet-PHY-Chip dauerhaft beschädigen. Sie müssen die Datenleitungen Ihres rj45-Ports mit Transient Voltage Suppression (TVS)-Dioden schützen.

Platzierung ist der Schlüssel!📍Sie müssen platzierenESD-Schutz komponenten so nah wie möglich am ESD-Einstiegs punkt. Für einen Ethernet-Port bedeutet dies die Platzierung derTVS-Dioden direkt hinter dem RJ45 PCB-AnschlussAuf Ihrem PCB. Dies gibt dem ESD-Anstieg einen kurzen, niedrig impedanzen Pfad zum Boden.

Bei der Auswahl einer TVS-Diode für Ihr Ethernet-Design müssen Sie mehrere Schlüssels pezifi kationen überprüfen. Diese Komponenten müssen in der Lage sein, Hochspannung ereignisse zu verarbeiten, ohne die Hochgeschwindigkeits-Datensignale zu beeinträchtigen.

EMI-Reduktion und Schild erdung

EMI ist unerwünschtes Rauschen von anderen elektronischen Geräten, wieNetzteile oder Wi-Fi-Router. Dieses Rauschen kann Ihre Ethernet-Daten beschädigen.Ein abgeschirmter RJ45-Stecker ist Ihre erste Verteidigung linie, Aber Sie müssen es richtig auf der Leiterplatte erden.

Befolgen Sie diese Regeln für eine effektive EMI-Reduktion:

1. Erden Sie den Schild: Verbinden Sie das Metalls child des RJ45-Anschlusses direkt mit Ihrem Fahrgestell boden(Erd boden). Dies schafft einen Weg, in dem Lärm sicher abfließen kann.

2. EinsatzBeendigung von Bob Smith:Diese Schaltung verbindet die mittleren Abgriffe der Magnetik über einen Widerstand mit der Erde undKondensator. Es bietet einen impedanz angepassten Pfad, der das Gleichtakt rauschen der rj45-Datenpaare versenkt und die EMI-Emissionen des Kabels selbst reduziert.

Eine ordnungs gemäße Erdung strategie für Ihren rj45-Port ist unerlässlich, um EMC-Compliance-Tests zu bestehen und ein stabiles Produkt zu erstellen.

Ihr nächstes Ethernet-PCB-Design kann ein Erfolg sein. Sie können diese Checkliste für Ihre Leiterplatte verwenden.

• Wenden Sie den T568B-Standard für Ihre RJ45-Ethernet-Pinout an.

• Integrieren Sie Magnetik mit einer klaren Isolation lücke auf der Leiterplatte.

• Wählen Sie Komponenten, die für Ihre spezifische PoE-Leistungs stufe bewertet wurden. Ein gutes PoE-Design ist entscheidend.

• Fügen Sie Schutzsc haltungen in der Nähe des Anschlusses auf Ihrer Leiterplatte hinzu.

Wenn Sie diese Regeln befolgen, können Sie ein robustes und konformes Ethernet-Produkt erstellen.

FAQ

Muss ich T568B für mein PCB-Design verwenden?

Sie sollten den Standard T568B für fast alle neuen Designs verwenden. Es ist der häufigste Standard. Diese Wahl stellt sicher, dass Ihr Produkt mit modernen Netzwerken arbeitet. Sie benötigen T568A nur für bestimmte Legacy-oder Regierungs projekte.

Wie groß sollte die Isolation lücke sein?

Die Breite Ihrer Isolation lücke hängt von den Sicherheits standards ab, die Sie erfüllen müssen. Ein typischer Spalt beträgt mindestens 2mm. Überprüfen Sie immer das Datenblatt für Ihre Magnetik und die erforderlichen Sicherheits vorschriften (wie IEC 62368-1) für die genaue Spezifikation.

Kann ich einen normalen RJ45-Anschluss für ein PoE-Design verwenden?

Nein, Sie müssen einen Konnektor verwenden, der speziell für PoE bewertet wurde. Ein Standard-RJ45-Anschluss kann den Stromstrom nicht verarbeiten. Die Verwendung des falschen kann zu Überhitzung und Brandgefahr führen. Überprüfen Sie immer das Datenblatt der Komponente auf ihre PoE-Bewertung.

Wo verbinde ich das RJ45-Schild auf der Leiterplatte?

Sie sollten die Metall abschirmung des RJ45-Anschlusses direkt mit dem Fahrgestell boden verbinden. Dies bietet den besten Weg für EMI-Rauschen, um von Ihrem Stromkreis abzulassen. Verwenden Sie zu diesem Zweck eine kurze, breite Spur oder eine direkte Über verbindung.