RJ45模塊用于PHY芯片之間的互連，如圖1所示，RJ45有兩種組合形式，一種是分立式，網口變壓器和RJ45連接座是分開的，另一種是網口變壓器和RJ45集成在一起。

接下來以分立式RJ45的百兆網電路做個說明，如圖2所示為典型百兆以太網電路。

一. Bob Smith電路

Bob Smith電路，用于提高網絡信號的傳輸質量和減少干擾設計。其主要作用如下：

1）共模抑制

Bob Smith電路為信號線上的共模噪聲，提供了一個低阻抗的回流路徑

2）阻抗匹配

這里面爭議挺大，為什么必須是75Ω，查詢了大量資料，仍沒有搞清楚，先在此做個記錄，留待后續繼續弄清楚。

3）浪涌防護

浪涌防護分為共模防護和差模防護，按照IEC61000-4-5雷擊浪涌要求，共模要求4KV，差模要求2KV。

先來看看共模防護

信號線上的浪涌泄放路徑：RJ45→變壓器→中心抽頭→75Ω電阻→電容→地；這條路徑中的變壓器、電阻、電容需要都能抗住4KV浪涌沖擊；

NC線上的浪涌泄放路徑：RJ45→75Ω電阻→電容→地；要求電阻和電容能抗住4KV浪涌沖擊。

PS：對于RJ45未使用的引腳，也必須接上Bob Smith電路，以達到信號阻抗匹配，抑制對外輻射干擾。

接下來看看差模防護。

如圖4所示的差模浪涌泄放路徑，要求網絡變壓器本身能抗住2KV浪涌，同時差模會經過變壓器耦合到PHY一端，因此要求PHY端能抗住2KV沖擊，通常會在數據線上靠近PHY放置雙向TVS器件或其他防護措施。

二. 網絡變壓器

1. 網絡變壓器作用

1）信號增強

網絡變壓器通過信號耦合，可以起到增強信號的作用，從而提高信號的傳輸距離和穩定性，有助于消除信號在遠距離傳輸過程中的衰減，保證數據的正確傳輸。

2）電氣隔離

第一，CMOS芯片產生的信號電平總是大于0V的，PHY輸出信號傳送到100米甚至更長的地方會有很大的直流分量的損失。

第二，外部網線直接和芯片相連的的話，遭受雷擊浪涌和靜電，很容易造成芯片損壞。

第三，不同網絡設備的PHY要求的電平信號不一樣，有1.8V、2.5V、3.3V、5V，不同PHY之間直連，會造成電流從高電勢設備流向低電勢設備，造成設備損壞。

增加網絡變壓器不僅能隔離不同電平以及直流分量，而且本身設計為可抗2KV~3KV的電壓，可以起到防雷保護作用。

3）共模抑制

網線通常采用雙絞線，每一對雙絞線中的導線以雙螺旋形結構相互纏繞著。對于差模信號而言，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纏繞，這些相反的電流就會產生大小相等，方向相反的磁場，使得它的輸出相互抵消。因此不含噪音的差模信號不會產生輻射干擾。而共模信號在一對導線上以相同方向流動，并經過寄生電容到地返回，在這種情況下，電流產生大小相等，方向相同的磁場，它們的輸出不能相互抵消，會形成較大的輻射干擾，因此通常共模輻射更嚴重。

線纜上的噪音分為輻射噪音和傳導噪音兩大類，這兩大類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。減小這種噪音的方法是在信號線或電源線上串聯差模扼流圈、并聯電容或用電感和電容組成低通濾波器，來減小高頻的噪音。

差模輻射噪音是在信號電流環路所產生的輻射。這種噪音所產生的電場強度與觀測點到信號發射點的距離成正比，與頻率的平方成正比，與電流環路面積成正比。這種輻射可以通過以下三種方式抑制。

• 在信號輸入端加LC低通濾波器阻止噪音電流流入線纜；
• 使用屏蔽線纜或扁平線纜；
• 在相鄰導線中傳輸回流電流和信號電流，降低環路面積；

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，在大地與線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電感，在地與導線之間并聯電容器、組成LC濾波器進行濾波，濾除共模傳導噪音。

共模輻射噪音是由于線纜端口上有共模電壓，在其驅動下，在線纜和大地之間有共模電流流過，從而產生輻射。這種輻射的強度與觀測點的距離成反比，與頻率和線纜長度成正比。降低這種輻射，可以通過以下幾種方法：

• 在PCB板上使用地線面降低地線阻抗；
• 在線纜的端口處使用LC低通濾波器或共模電感；
• 盡量縮短線纜長度；
• 使用屏蔽線纜；

2. 網絡變壓器類型

網絡變壓器有多種組成形式，主要包括T件、K件和A件。其中T件是變壓器（Transformer）、K件是共模扼流圈（Common mode Choke）、A件是中心抽頭自耦變壓器（Center Tapped Auto-Transformer）。根據組合方式不同分為：單T件網絡變壓器、T件+K件網絡變壓器、T件+三線穿環K件網絡變壓器和T件+K件+A件網絡變壓器，如下圖所示。

三. 中間抽頭處理

不同的PHY，對網絡變壓器中心抽頭的處理方式不同，分為電流型驅動PHY和電壓型驅動PHY。

1. 電流型驅動PHY

中心抽頭連接VCC（PHY的電源電壓）

2. 電壓型驅動PHY

中心抽頭接對地電容。

四. RJ45保護電路

戶外以太網容易遭受雷擊，雷擊浪涌產生的電壓和過電流會損壞以太網相關器件。因此有些應用會對RJ45接口做額外的雷擊防護。如下圖所示，增加陶瓷氣體放電管、ESD和TVS器件。

五. 參考文獻

1. 網口電路/Bob Smith電路思考及測試_bobsmith電路-CSDN博客

2. 網絡變壓器的工作原理及作用 - 今日頭條 - 電子發燒友網

3. https://zhuanlan.zhihu.com/p/685104952

4. 數字電路硬件設計系列（十五）之以太網電路設計-CSDN博客