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网络变压器图集

以太网网口需要加入“网络变压器”（Ethernet Magnetics）的原因非常核心，它不是传统意义上用来升压或降压，而是满足以太网高速通信和安全规范的关键器件。

## **1. 最重要：电气隔离（Galvanic Isolation）**

IEEE 802.3 **强制要求** PHY 与外部网线之间保持 **1500Vrms～2250Vrms** 的隔离。

为什么要隔离？

不同设备之间地电位不同（可能差几十伏）

网线很长，容易引入雷击浪涌、电磁脉冲、ESD

防止外部高压瞬间击穿 PHY 或主板

保护用户与设备安全

如果整个通路上都是实用变压器，而你不选择，那么能量会向水一样涌向更低的区域，更容易“流淌”的区域。一定从堤坝的决堤口流出。

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“如果每家都在门前拦起来大坝，用于防止浪涌，就你家大门常打开，你怕不怕？”

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## 2. **共模噪声抑制（EMI / EMC）**

网络变压器里不仅有隔离绕组，还通常集成：

共模扼流圈（Common Mode Choke）

EMI 滤波元素

它们能抑制：

共模噪声

差模干扰

电磁辐射超标  
 

**Bob Smith电路**

Bob Smith电路是Bob Smith在1994年申请的一个专利电路，其作用是实现阻抗匹配，减小干扰以获得更好的EMC性能。其电路一般为在各变压器中心抽头接一个75Ω的电阻，再通过2kV电容接地（防雷作用）。其电路如图所示：

![](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12799489/057b61f9850c3397d22c24d28086acd3.png)

这里存在一个问题，一般的差分线以及双绞线的特征阻抗为100Ω左右，75Ω的阻值与其并不相匹配，那么这里的电阻取值是否合理呢？要解答这个问题，首先要明确的是Bob Smith电路要解决的并不是同一条双绞线的阻抗匹配问题，而是不同双绞线之间的阻抗匹配，要抑制的是线间的共模干扰。网线的线缆位置与阻抗模型如图所示，线间的共模干扰分为单对线与单对线的干扰，单对线与两对线之间的干扰，单对线与三对线之间的干扰以及两对线与两对线之间的干扰，在Bob Smith电路中，其假定线缆的共模阻抗值为145Ω，由此得到匹配电阻为75Ω左右。

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但是有相关资料对该阻值提出了质疑，*Bob Smith Termination vs Proper Termination*根据图的方式测定了不同情况下网线之间的共模阻抗，并以此列出对应的方程进行求解，得到对于5类及超5类网线来说，52.3Ω的电阻相较于75Ω更为合适。实际上，不同网线所用的材质不尽相同，其中又有屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线的区分，Bob smith电路的电阻的取值的确不能一成不变，应该按实际进行调整。

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另外，Bob Smith电路还有抑制电磁干扰（可以提供约10dB左右的EMI衰减的效果）、在共模干扰（如雷击）等场景下提供共模泄放回路的作用，对网口的共模防护能力有所提升，不过这也要求在Bob Smith电路中要选用封装较大的电阻、电容，以满足防雷要求。

## 3. **实现 AC 耦合，允许两端 DC 偏置不同**

PHY 发出的差分信号携带自己的一组直流偏置，而交换机/路由器的 PHY 偏置值不同。

网络变压器的作用：

在 DC 直流上完全隔离

在 AC 上耦合高速信号

这让每个设备的 PHY 可以独立设置参考电平，不会相互干扰。

---

##  4. **阻抗匹配（100Ω）确保信号完整性**

以太网要求差分线对特性阻抗为 **100Ω**。

网络变压器帮助：

保证 PHY 与网线一致

减少信号反射

维持高速信号质量

尤其 1000BASE-T 需要多绕组与精确匹配。

---

## 5. **支持 PoE（Power over Ethernet）供电**

## 这一点，是“马后炮”。先有以太网，后有以太网供电。当初定义以太网的时候，应该没有先定义PoE。

PoE 会在网线上加上 **48V 电源**。

网络磁性器件作用：

把高压从 PHY 信号通道中隔离

允许 PoE 电源供电而不伤害芯片

以太网网口需要加入“网络变压器”（Ethernet Magnetics）的原因非常核心，它不是传统意义上用来升压或降压，而是满足以太网高速通信和安全规范的关键器件。

我们在研发设计中网口为什么需要有一个网络变压器

硬件

网络变压器是满足IEEE 802.3强制隔离要求（1500Vrms以上）的核心器件，提供电气隔离、抑制共模噪声、实现AC耦合与100Ω阻抗匹配，并支持PoE供电。其Bob Smith电路通过75Ω电阻与2kV电容接地，提供约10dB EMI衰减及共模泄放回路，保障高速通信安全与信号完整性。

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