RJ45 Pinout e Magnetics Um guia para PCB Designers

Você enfrenta um desafio comum do projeto do PCB: adicionar uma porta Ethernet confiável. Seu sucesso começa com o conector RJ45. A pinagem Ethernet RJ45 padrão é a base para qualquer projeto de rede. Abaixo está a pinagem básica para um conector de montagem PCB RJ45 típico.

Este guia ajuda você a dominar o RJ45. Vamos explorar padrões pinagem e magnetismo. Você também vai aprender sobre Power over Ethernet (PoE) e proteção para o seu PCB. Um bom design Ethernet garante um produto robusto.

Principais Takeaways

• Use a fiação padrão T568B para sua porta Ethernet RJ45. Esta é a forma mais comum deConectar dispositivos rede-A.

• Sempre use magnetismo Ethernet entre a porta RJ45 e seu chip principal. Eles protegem seu dispositivo e mantêm os sinais claros.

• Se você usa Power over Ethernet (PoE), escolha peças RJ45 especiais. Estas peças podem segurar o poder extra sem quebrar.

• Adicione proteção peças como TVSDiodosPerto do porto RJ45. Isso impede que a eletricidade estáticaDanificar seu dispositivo-A.

Entendendo o RJ45 Ethernet Pinout

Os pinos em um conector RJ45 têm um trabalho específico. Você deve seguir um plano de fiação padrão para o dispositivo se comunicar. Os dois padrões para a pinagem Ethernet RJ45 são T568A e T568B. Sua escolha afeta como o conector RJ45 envia e recebe dados.

O padrão Pinout T568B

Você usará o padrão de fiação T568B para a maioria dos novos projetos Ethernet. É o padrão mais comum nos Estados Unidos e para novas redes. Nesta instalação, o par alaranjado do fio conecta aos pinos 1 e 2 para transmitir dados. O par do fio verde conecta aos pinos 3 e 6 para receber dados. SeuLayout PCB para o RJ45Deve seguir esta pinagem popular.

A tabela abaixo mostra a pinagem para ambos T568B e T568A-A.

O T568A Pinout e Seus Usos

A fiação padrão T568A é o outro esquema fiação oficial para um RJ45. A principal diferença é que o padrão T568A troca os pares laranja e verde. Aqui, o par verde transmite dados e o par laranja os recebe. Embora menos comum para novos projetos, você deve usar a pinagem T568A em determinadas situações.

Pode ser necessário usar o T568A para:

• Projetos para instalações do governo dos EUA-A.

• Mantendo a consistência com a fiação T568A existente.

• Suportando alguns telefones mais antigos ou sistemas industriais.

Straight-Through vs. Crossover em um PCB

No passado, você precisava de dois tipos de cabos Ethernet. Um cabo direto usa o mesmo padrão (T568B em ambas as extremidades) para conectar um computador a um switch. Um cabo crossover usa T568A em uma extremidade e T568B na outra para conectar dois dispositivos semelhantes, como dois computadores.

Para o seuDesign PCB moderno, Isso raramente é uma preocupação. A maioria dos PHYs Ethernet agora inclui um recurso chamado Auto MDI-X.

Auto MDI-X detecta automaticamente a configuração necessáriaPara uma porta Ethernet. Esta tecnologiaElimina a necessidade de cabos especiais "crossover"Ao conectar dispositivos.

Esse recursoDetecta automaticamente a fiação RJ45 e swapsTransmitir e receber pares dentro do chip, se necessário.Para Gigabit Ethernet, todos os quatro pares do fio são usadosPara enviar e receber dados ao mesmo tempo, tornando obsoleta a ideia de uma pinagem Ethernet RJ45 crossover. Você pode projetar seu PCB com uma pinagem Ethernet T568B RJ45 padrão e confiar que o Auto MDI-X lidará com a conexão.

Integração Ethernet Magnetics

Você não pode conectar um chip Ethernet PHY diretamente a umConector RJ45-A. Você deve colocar um conjunto específico de componentes, conhecido como magnetismo Ethernet, entre eles. Esse magnetismo é essencial para uma porta Ethernet compatível e funcional.Omiti-los pode levar a mau funcionamento do dispositivo ou até mesmo danos permanentes ao seu PHY-A.

Por que o magnetismo é essencial

O magnetismo Ethernet é tipicamente um conjunto de pequenos transformadores e engasgos. Eles executam três trabalhos críticos para o seu design.

1. Isolamento elétrico:O magnetismo cria uma barreira entre a porta RJ45 acessível ao usuário e os circuitos internos do seu dispositivo. Este isolamento é um requisito fundamental para a segurança. Ele protege os usuários de possíveis choques elétricos e protege seu PCB de tensões externas prejudiciais. Essa medida de segurança é exigida pelos padrões do setor.

   • OIEEE 802,3Padrão, especificamente alterações comoIEEE 802.3cr-2021, Requer este isolamento elétrico para as portas Ethernet cumprirem os regulamentos de segurança modernos.

2. Rejeição do ruído do Comum-modo:Sinais Ethernet viajam em pares de fios trançados. Ruído de fontes externas pode afetar ambos os fios em um par igualmente. Isso é chamado ruído de modo comum.O transformador centro-aproveitado no magnetismo fornece um caminho para este ruído ir para a terra-A. Esta ação desvia o ruído longe de seus sinais de dados importantes, impedindo-o de causar EMI e corromper dados.

3 Poe.Impedância Correspondência:Seu Ethernet PHY e o cabo Ethernet têm características elétricas diferentes. O magnetismo age como uma ponte para combiná-los. Para Gigabit Ethernet, você deve rotear os pares diferenciais com umImpedância 100 Ω-A. O magnetismo garante que o sinal veja uma impedância consistente do chip para o cabo, o que evita reflexões de sinal e mantém a integridade do sinal para uma comunicação confiável.

Esquema e Layout do Magnetics

Seu esquema mostrará a conexão do PHY, através do magnetismo, ao conector da montagem do PWB RJ4s5. O magnetismo isola o lado PHY do lado do cabo. Esse isolamento é a regra mais importante para o layout do seu PCB.

(Um diagrama esquemático de amostra seria colocado aqui, mostrando as conexões PHY, magnetics e RJ45.)

Quando você projeta o PCB, você deve impor esse isolamento fisicamente.

Criar uma lacuna isolamento🚧Você deve criar um vazio físico nos planos do PWB sob o magnetics e o conector RJ45. Essa lacuna, muitas vezes chamada de "fosso" ou "zona de exclusão", deve separar o aterramento do chassi (lado do cabo) do aterramento digital do seu PCB (lado PHY). Nenhum traço ou cobre planos devem atravessar esta lacuna.

Aqui estão as principais regras do layout para o seu design Ethernet:

• Coloque os componentes Fechar:Posicione o conector de montagem PCB RJ45, magnetics e PHY o mais próximo possível um do outro para manter os traços de sinal curtos.

• Rota Pares diferenciais:Rota transmitir (TX) e receber pares (RX) como 100 Ω pares diferenciais. Mantenha os dois traços em cada par firmemente acoplado e comprimento-combinado para minimizar o ruído.

• Evite Vias:Não use vias nos traços do par diferencial entre o PHY e o magnetismo. Vias alteram a impedância e podem interromper a qualidade do sinal.

• Use um plano terra sólida:Encaminhe os traços de alta velocidade sobre um plano de solo contínuo no lado PHY do PCB para garantir um caminho de retorno limpo.

Para determinados PHYs, como os da HiSilicon, você pode simplificar a seleção de componentes trabalhando com um parceiro de soluções designado pela HiSilicon (autorizado), comoNovaTechnology Company (HK) Limited), para garantir a integração adequada.

MagJacks Discretos vs. Integrados

Você tem duas opções principais para implementar o magnetismo Ethernet em seu PCB.

• Magnetics discreto:Você usa um conector RJ45 separado e um módulo magnético separado em seu PCB.

• MagJack integrado:Você usa um único conector RJ45 que tenha o magnetismo incorporado em sua carcaça.

Cada abordagem tem trade-offs para o seu design.Um MagJack integrado economiza espaço PCB valioso, que é ideal para produtos compactos. Eles também reduzem a contagem de componentes e simplificam o processo.No entanto, o magnetismo discreto geralmente oferece desempenho EMC superior porque os componentes maiores têm melhores características e há menos risco de acoplamento de ruído.

A melhor escolha depende das prioridades do seu projeto.

Para aplicações sensíveis ao custo ou de alto volume, o magnetismo discreto pode ser mais barato-A. Para projetos onde o espaço da placa é a principal prioridade ou você precisa chegar ao mercado rapidamente, um conector de montagem PCB RJ45 integrado é muitas vezes a melhor solução.

Design Power over Ethernet (PoE)

Você pode simplificar o design do seu produto usando Power over Ethernet (PoE). Esta tecnologia permite-lhe enviar dados e energia elétrica através de um único cabo Ethernet. Adicionar PoE ao seu design de PCB requer atenção cuidadosa à pinagem,Seleção do componente, E layout.

PoE Pinagem Modos A e B

Power over Ethernet usa dois métodos padrão para fornecer energia: Modo A e Modo B. Seu dispositivo deve suportar pelo menos um desses modos.

• Modo A (Endspan): O poder compartilha os mesmos fios que os dados-A.Os pinos 1 e 2 fornecem a tensão positiva (), enquanto os pinos 3 e 6 fornecem a tensão negativa (-)-A.

• Modo B (Midspan):O poder usa os pares sobressalentes do fio em 10/100 Ethernet. Os pinos 4 e 5 são positivos () e os pinos 7 e 8 são negativos (-).

Para Gigabit Ethernet, todos os quatro pares carregam dados, então a energia é fornecida como uma tensão de modo comum em cada par. Os dispositivos PoE modernos geralmente aceitam energia de qualquer modo.

Selecionando Magnetics PoE-Rated

Não é possível usar magnetismo Ethernet padrão para um aplicativo PoE.A corrente de energia DC pode saturar o núcleo do transformador em magnetismo não nominal-A. Essa saturação degrada o sinal dos dados, levando a falhas na conexão. Mais importante ainda, os fios finos em componentes padrão podem superaquecer, criando um risco à segurança.

Você deve selecionar um conector rj45 e magnetics especificamente classificados para seus requisitos PoE. O IEEE define vários padrões PoE, cada um aumentando a entrega de energia.

Verifique o Datasheet!💡Ao escolher um conector PoE rj45 pcb mount ou magnetics, sempreVerificar a classificação atual por par-A. Verifique se o componente está classificado para o padrão IEEE 802.3 correto (af, at ou bt) que seu projeto precisa.

PoE e o layout do conector RJ45

Seu layout PCB é fundamental para um design PoE confiável. As correntes mais altas usadas no PoE geram mais calor no conector rj45 e no PCB. Você deve gerenciar esse calor para evitar danos.

Para o seu layout, preste muita atenção aos traços de transporte de energia. Esses traços em seu PCB devem ser largos o suficiente para lidar com a corrente PoE sem superaquecimento. Use uma calculadora PCB trace width para determinar o tamanho adequado com base em suas necessidades atuais e peso de cobre. Garanta que seu conector de montagem pcb rj45 também seja classificado para a faixa de temperatura operacional que seu produto experimentará, o que geralmente é-40 °C a 85 °CPara aplicações industriais. Um bom design térmico para sua porta rj45 é essencial para um produto PoE seguro e duradouro.

Guia Proteção ESD e EMI

Sua porta Ethernet é uma porta aberta para o mundo exterior. Isso o torna vulnerável à descarga eletrostática (ESD) e interferência eletromagnética (EMI). Você deve adicionarProteção circuitosAo seu design PCB para garantir que seu produto seja robusto e confiável.

Proteção ESD para pinos RJ45

Um evento ESD é uma explosão repentina de eletricidade estática. Pode danificar permanentemente o chip Ethernet PHY sensível. Você deve proteger as linhas de dados de sua porta rj45 com diodos transientes da supressão da tensão (TVS).

Colocação é a chave!📍Você deve colocarComponentes de proteção ESD o mais próximo possível do ponto de entrada ESD-A. Para uma porta Ethernet, isso significa colocar oDiodos TVS logo atrás do conector rj45 pcb mountNo seu PCB. Isso dá ao surto ESD um caminho curto e de baixa impedância para o aterramento.

Ao selecionar um diodo TVS para o seu design Ethernet, você precisa verificar várias especificações importantes. Esses componentes devem ser capazes de lidar com eventos de alta tensão sem afetar os sinais de dados de alta velocidade.

EMI Redução e Shield Grounding

EMI é ruído indesejado de outros dispositivos eletrônicos, comoFontes de alimentação ou roteadores Wi-Fi-A. Esse ruído pode corromper seus dados Ethernet.Um conector rj45 blindado é sua primeira linha de defesa, Mas você deve aterrá-lo corretamente no PCB.

Siga estas regras para a redução EMI eficaz:

1. Aterrar o Escudo: Conecte a blindagem metálica do conector rj45 diretamente ao chão do chassi(Terra moída). Isso cria um caminho para o ruído drenar com segurança.

2. UtilizaçãoRescisão Bob Smith:Este circuito conecta as torneiras centrais do magnetismo à terra através de um resistor eCapacitor-A. Ele fornece um caminho compatível com impedância que afunda o ruído de modo comum dos pares de dados rj45, reduzindo as emissões de EMI do próprio cabo.

Uma estratégia de aterramento adequada para sua porta rj45 é essencial para passar nos testes de conformidade EMC e criar um produto estável.

Seu próximo projeto PCB Ethernet pode ser um sucesso. Você pode usar esta lista para o seu PCB.

• Aplique o padrão T568B para sua pinagem Ethernet RJ45.

• Integre o magnetismo com um espaço de isolamento claro no PCB.

• Escolha componentes classificados para seu nível de potência PoE específico. Um bom design PoE é fundamental.

• Adicione circuitos de proteção próximos ao conector do seu PCB.

Seguir essas regras ajuda você a criar um produto Ethernet robusto e compatível.

FAQ

Eu tenho que usar T568B para o meu projeto PCB?

Você deve usar o padrão T568B para quase todos os novos projetos. É o padrão mais comum. Essa escolha garante que seu produto funcione com redes modernas. Você só precisa do T568A para projetos legados ou governamentais específicos.

Quão grande deve ser a lacuna de isolamento?

A largura do seu espaço de isolamento depende dos padrões de segurança que você deve cumprir. Um intervalo típico é de pelo menos 2mm. Verifique sempre a folha de dados para o seu magnetismo e as normas de segurança exigidas (como IEC 62368-1) para a especificação exata.

Posso usar um conector RJ45 normal para um projeto PoE?

Não, você deve usar um conector especificamente classificado para PoE. Um conector RJ45 padrão não pode segurar a corrente do poder. Usar o errado pode causar superaquecimento e criar risco de incêndio. Sempre verifique a planilha de dados do componente quanto à classificação PoE.

Onde eu conecto o protetor RJ45 no PWB?

Você deve conectar a blindagem metálica do conector RJ45 diretamente ao solo do chassi. Isso fornece o melhor caminho para o ruído EMI drenar longe de seu circuito. Use um traço curto e largo ou uma conexão direta via para essa finalidade.