Một hướng dẫn kỹ thuật toàn diện về các đầu nối RJ45 bao gồm 8P8C so với RJ45, từ tính, màn chắn, hiệu suất Cat6A, giới hạn nhiệt PoE và lựa chọn nhà cung cấp OEM.
Bài viết này là mộttài liệu tham khảo kỹ thuật đầu tiên, thông tin kỹ thuật về mua sắmchoCác đầu nối RJ45Nó giải thích một đầu nối RJ45 thực sự là gì, tại sao thuật ngữ8P8CCác vấn đề quan trọng, khi nào sử dụng thiết kế được bảo vệ so với thiết kế không được bảo vệ, cách tích hợp nam châm (bông trâu) chức năng, hiệu suất điện Cat6A và 10G thực sự có nghĩa là gì ở cấp độ kết nối, PoE ảnh hưởng đến hành vi hiện tại và nhiệt như thế nào và làm thế nào để đủ điều kiện cho các nhà cung cấp OEM đáng tin cậy.
Nó được viết choKỹ sư phần cứng, nhà thiết kế sản phẩm, kỹ sư OEM và chuyên gia nguồn cungcần hướng dẫn kỹ thuật chính xác hơn là mô tả tiếp thị.
Trong mạng hiện đại, RJ45 thường được sử dụng để mô tảKết nối mô-đun 8 vị trí, 8 tiếp xúc (8P8C)được sử dụng cho cáp Ethernet.RJ45có nguồn gốc như một thông số kỹ thuật dây cáp jack đã đăng ký, trong khi8P8Cđề cập đến yếu tố hình dạng vật lý của đầu nối.
Trong tài liệu kỹ thuật,8P8Clà thuật ngữ chính xác về mặt kỹ thuật cho chính bộ kết nối, trong khiRJ45vẫn là tên ngành được chấp nhận trong bối cảnh Ethernet.
Một đầu nối RJ45 thường đề cập đến một đầu nối mô-đun 8 vị trí, 8 tiếp xúc (8P8C) được sử dụng cho cáp Ethernet như Cat5e, Cat6 và Cat6A,cung cấp một giao diện tiêu chuẩn cho truyền tín hiệu cặp xoắn cân bằng.
Các đầu nối RJ45 chứa tám đầu nối được sắp xếp để hỗ trợ bốn cặp xoắn.cặp chênh lệch cân bằngđể giảm tiếng ồn và EMI.
Đối với Gigabit Ethernet trở lên,cả bốn cặp đều hoạt động. T568A và T568B xác định các bản đồ màu-pin tiêu chuẩn; cả hai đều tương đương về mặt điện khi được sử dụng một cách nhất quán.
Các thông số phổ biến mà bạn sẽ gặp phải bao gồm:
Đối với thiết kế Cat6A và 10GBase-T,Lỗ phí trả về cấp kết nối và hiệu suất NEXTảnh hưởng đáng kể đến việc tuân thủ kênh tổng thể.
Các đầu nối SMT RJ45được thiết kế để tự động lắp ráp và lắp ráp và hàn lại dòng chảy. Chúng thường có hồ sơ thấp hơn và phù hợp với bố cục PCB mật độ cao thường được tìm thấy trong NIC,thiết bị mạng nhỏ gọn, và các hệ thống nhúng. Chức chế cơ học chủ yếu dựa trên các khớp hàn và, trong một số thiết kế, các cột neo PCB phụ trợ.
Truyền thốngcổng kết nối RJ45 xuyên lỗsử dụng các chân thông qua PCB hoàn toàn và được hàn bằng cách hàn sóng hoặc hàn chọn lọc.làm cho các đầu nối THT trở thành sự lựa chọn ưa thích cho các ứng dụng có chu kỳ giao phối cao, thường xuyên chèn cáp, hoặc môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
Bộ kết nối THR RJ45kết hợp độ bền cơ học của công nghệ lỗ thông với hiệu quả quy trình của bộ sưu tập dòng chảy lại SMT. Trong thiết kế THR,dây kết nối đi qua các lỗ PCB bọc nhưng được hàn trong quá trình reflow tiêu chuẩn thay vì hàn sóng.
Cách tiếp cận lai này cho phép các nhà sản xuất duy trì sự giữ chân cơ học mạnh mẽ trong khi đơn giản hóa các dây chuyền sản xuất và cho phép lắp ráp dòng chảy lại hai mặt hoàn toàn tự động.
Mô hình: LPJG0926HENLS4R
Một đầu nối THR RJ45 có tính năng từ tính tích hợp, một vỏ che chắn, và bảo vệ EMI nâng cao.Ứng dụng Gigabit Ethernet và PoE +khi cả độ bền cơ học và lắp ráp dòng chảy tự động đều được yêu cầu.
(Xem trang dữ liệu sản phẩm để biết chi tiết về đường cong điện, hiệu suất nhiệt và dấu chân PCB được khuyến cáo.)
Các đầu nối RJ45 có sẵn trong nhiều định hướng cơ học để phù hợp với các hạn chế bố cục lồng và PCB khác nhau:
Quyết định định hướng và xếp chồng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả định tuyến PCB, lưu lượng không khí, hiệu suất EMI và khả năng sử dụng bảng điều khiển phía trước.
Sự khác biệt chính giữađược bảo vệvàcác đầu nối RJ45 không được bảo vệnằm trong khả năng kiểm soát nhiễu điện từ (EMI) và duy trì tính toàn vẹn tín hiệu trong môi trường khó khăn.
Các đầu nối RJ45 được bảo vệkết hợp một vỏ kim loại hoặc tấm chắn tích hợp hoạt động kết hợp với dây cáp đôi xoắn được bảo vệ (STP, FTP hoặc S / FTP). Khi được triển khai đúng cách, tấm chắn giúp giảm EMI bên ngoài,cải thiện mất mát trở lại và hiệu suất crosstalk, và tăng độ bền hệ thống trong điều kiện ồn điện như các nhà máy công nghiệp, hệ thống tự động hóa nhà máy và các thiết bị có đường dây dài hoặc nguồn RF mạnh.
Các đầu nối RJ45 không được bảo vệ, được sử dụng với cáp UTP, chỉ dựa vào cấu trúc cặp xoắn cân bằng của tín hiệu Ethernet để loại bỏ tiếng ồn.và đủ cho đa số văn phòng, thương mại và môi trường trung tâm dữ liệu được kiểm soát nơi mà mức EMI vừa phải.
| Cấu trúc | Bộ kết nối RJ45 được bảo vệ | Bộ kết nối RJ45 không được bảo vệ |
|---|---|---|
| Cấu trúc khiên | Vỏ kim loại hoặc tấm chắn EMI tích hợp | Không có tấm chắn bên ngoài |
| Khả năng tương thích của cáp | STP / FTP / S / FTP dây cáp đôi xoắn | Các dây cáp đôi xoắn UTP |
| Chống EMI | Cao hiệu quả chống lại tiếng ồn điện từ bên ngoài | Đường độ trung bình chỉ dựa trên tín hiệu khác biệt |
| Trả lại mất & crosstalk | Nói chung cải thiện khi đặt đúng mặt đất | Phù hợp với hầu hết các môi trường văn phòng và trung tâm dữ liệu |
| Yêu cầu đặt đất | bắt buộc phải gắn tấm chắn vào mặt đất khung | Không cần thiết |
| Rủi ro nếu áp dụng sai | Chế độ kết nối đất kém có thể làm suy giảm hiệu suất EMI | Rủi ro thấp, thực hiện đơn giản hơn |
| Sự phức tạp của bố cục PCB | cao hơn đòi hỏi tấm chắn và thiết kế đường mòn mặt đất | Hình ảnh thấp hơn |
| Sự phức tạp của lắp ráp | Phải xác minh sự liên tục nối đất cao hơn | Hạ |
| Các ứng dụng điển hình | Ethernet công nghiệp, tự động hóa nhà máy, đường dây dài, môi trường ồn ào | Mạng văn phòng, CNTT doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu được kiểm soát |
| Chi phí | cao hơn | Hạ |
| Khuyến nghị thiết kế | Chỉ sử dụng khi điều kiện EMI biện minh cho việc bảo vệ | Lựa chọn mặc định cho hầu hết các thiết kế Ethernet |
Magnetic tích hợp thường được gọi làbông trâuKết hợp nhiều thành phần thụ động cần thiết cho Ethernet trực tiếp bên trong vỏ đầu nối RJ45.
Cùng nhau, họ cung cấpcách ly galvanic, điều kiện tín hiệu, vàức chế tiếng ồn chế độ chungCác chức năng này là bắt buộc cho các giao diện Ethernet phù hợp với IEEE và thường được yêu cầu để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn điện và EMC.
Bằng cách tích hợp từ tính vào jack RJ45, các nhà thiết kế có thể đơn giản hóa đáng kể bố trí PCB và giảm tổng hóa đơn vật liệu (BOM).
Từ góc độ điện và tuân thủ, từ tính tích hợp phục vụ một số vai trò quan trọng:
Nếu không có từ tính thích hợp, không thể kết hợp hoặc tách biệt thông tin liên lạc Ethernet đáng tin cậy.
Sử dụng magjacks mang lại một số lợi thế thực tế, đặc biệt là trong các thiết kế nhỏ gọn hoặc tối ưu hóa chi phí:
Những lợi ích này làm cho magjacks đặc biệt hấp dẫn cho sản xuất khối lượng lớn.
Mặc dù có những lợi thế của chúng, từ tính tích hợp không phải lúc nào cũng là lựa chọn tối ưu.
Các sự đánh đổi chính bao gồm:
Khi đánh giá một trang dữ liệu magjack, các kỹ sư nên xem xét cẩn thận:
Các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến tính toàn vẹn tín hiệu, biên EMC và tuân thủ an toàn.
| Các khía cạnh | Máy tính tích hợp (Magjack) | Magnetics riêng biệt |
|---|---|---|
| Không gian PCB | Tối thiểu | Dấu chân lớn hơn |
| Sự phức tạp của BOM | Mức thấp | cao hơn |
| Nỗ lực bố trí | Đơn giản hóa | Khó khăn hơn |
| Tính linh hoạt của thiết kế | Hạn chế | Cao |
| Điều chỉnh nhiệt | Chắc chắn | Điều chỉnh |
| Sử dụng điển hình | Thiết kế nhỏ gọn, khối lượng lớn | Thiết kế PHY tùy chỉnh hoặc hiệu suất cao |
Các trường hợp sử dụng được khuyến cáo:
Xem xét từ tính rời rạc khi:
Các hạng mục Ethernet như:Các loại 5e, 6 và 6Ađược xác định bởi các tiêu chuẩn dây cáp có cấu trúc (TIA / ISO) và mô tảHiệu suất vùng tần số, không chỉ là tốc độ dữ liệu.
Mỗi loại xác định tần số hoạt động tối đa và giới hạn điện cho các thông số như:
Ví dụ,Loại 6Ađược chỉ định đến500 MHzvà được thiết kế để hỗ trợ10GBase-Tcác kênh trên toàn bộ đường 100 métmiễn là các dây cáp, đầu nối và đầu cuối đều đáp ứng các yêu cầu về loại.
Bảng dữ liệu kết nối RJ45do đó bao gồmDữ liệu thử nghiệm phụ thuộc tần sốđể chứng minh sự phù hợp ở cấp độ thành phần.
Một quan niệm sai lầm phổ biến là lập bản đồ tốc độ Ethernet trực tiếp theo danh mục.
Đối với thiết kế đồng 10G,Các đầu nối RJ45 thuộc loại 6Ađược khuyến cáo mạnh mẽ để duy trì một biên độ đủ qua nhiệt độ, biến đổi sản xuất và lão hóa.
Khi lựa chọn các đầu nối RJ45 theo loại, hãy xem xét các thực tiễn tốt nhất sau:
1Nhắm mục tiêu.10GBase-T:
ChọnCác đầu nối Cat6A và dây cáp phù hợp với Cat6Ađể đáp ứng đầy đủ các thông số kỹ thuật kênh.
2- Xem lại các biên tần số cao:
Hãy chú ý đếnmất tích chèn, NEXT, và PS-NEXTgần giới hạn tần số trên không chỉ là tuyên bố vượt qua / thất bại.
3- Môi trường hỗn hợp:
Nếu các đầu nối Cat6A được ghép nối với dây cáp Cat6 hoặc Cat5e, xác nhậnhiệu suất kênh từ đầu đến cuốisử dụng thử nghiệm thực địa thích hợp (ví dụ, thử nghiệm kênh so với liên kết vĩnh viễn).
4. Các trang dữ liệu kết nối quan trọng:
Tìm kiếm biểu đồ hoặc bảng hiển thị hiệu suất trên tần số, không chỉ nhãn danh mục
| Phương pháp đo | Cat5e (≤100 MHz) | Cat6 (≤ 250 MHz) | Cat6A (≤500 MHz) |
|---|---|---|---|
| Khả năng trở ngại đặc trưng | 100 Ω | 100 Ω | 100 Ω |
| Lợi nhuận mất mát | Chấp nhận ở 100 MHz | Giới hạn chặt chẽ hơn | Giới hạn tối đa là 500 MHz |
| NEXT | Được chỉ định ở tần số thấp hơn | Cải thiện so với Cat5e | Khắt khe nhất |
| PS-NEXT | Hạn chế | Tăng cường | Yêu cầu ở mức ký quỹ cao |
| Tốc độ Ethernet tối đa điển hình | 1GBase-T | 1G / giới hạn 10G | 10GBase-T đầy đủ |
Lưu ý:Sự tuân thủ thực tế phụ thuộc vàotoàn bộ kênh, không chỉ là đầu nối.
Sử dụng một đầu nối RJ45 hạng cao hơn yêu cầu tối thiểu có thể cung cấp:
Đối với các thiết kế mới, đặc biệt là những thiết kế dự kiến sẽ hỗ trợ10GBase-T hoặc nâng cấp trong tương lai, Các đầu nối Cat6A thường là một sự lựa chọn thận trọng ngay cả khi triển khai ban đầu là ở tốc độ thấp hơn.
Năng lượng qua Ethernet(PoE) giới thiệudòng DC liên tụcthông qua các đầu nối RJ45 ngoài dữ liệu tốc độ cao.
Với các lớp PoE cao hơnIEEE 802.3bt Type 3/4 (PoE++)¢n tại mỗi cặp gia tăng, dẫn đếnáp lực nhiệt cao hơnbên trong đầu nối.
Các đầu nối RJ45 phù hợp để truyền dữ liệu vẫn có thểquá nóng dưới tải PoE kéo dàinếu dòng điện và thiết kế nhiệt không đủ.
Sản xuất nhiệt trong các đầu nối PoE RJ45 chủ yếu đến từ:
Ngay cả sự gia tăng kháng cự nhỏ cũng có thể gây ra sự gia tăng nhiệt độ đáng kể ở các dòng điện cao hơn.
Trước khi chọn đầu nối RJ45 cho các ứng dụng PoE, hãy xác minh:
TrongChuyển đổi PoE, camera IP, điểm truy cập và thiết bị Ethernet công nghiệp, kết nối RJ45 hiệu suất nhiệt thường là mộtrắc rối về độ tin cậy, đặc biệt là trong các thiết kế nhỏ gọn hoặc không có quạt.
Chọn các đầu nối PoE với biên nhiệt đủ giúp ngăn ngừa quá nóng lâu dài và suy giảm tiếp xúc.
Các ứng dụng Ethernet khác nhau đặtnhu cầu cơ khí, điện và nhiệt rất khác nhauchọn đúng loại đầu nối cải thiện độ tin cậy, hiệu suất EMI và tuổi thọ lâu dài.
▷Chuyển đổi & Router
Enterprise và chuyển đổi truy cập thường sử dụngMulti-port, stacked magjacks được bảo vệ với đèn LED tích hợpƯu tiên chính bao gồm miễn dịch EMI, mật độ cổng và độ bền trong chu kỳ giao phối thường xuyên.
▷NIC và máy chủ
Thẻ giao diện mạng ủng hộMáy trục SMT có hồ sơ thấpCác nhà thiết kế cũng nên xem xétghép nhiệtvới PHY gần đó, CPU, hoặc thùng tản nhiệt.
▷Ethernet công nghiệp
Môi trường công nghiệp đòi hỏikết nối RJ45 cứng, được bảo vệ đầy đủ, thường có khả năng giữ chân cơ học tăng cường và phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng hơn.
▷Camera IP & Thiết bị PoE
Các thiết bị PoE nên sử dụngCác đầu nối RJ45 được đánh giá PoE với hiệu suất nhiệt đã được xác minhCác thiết bị ngoài trời và an ninh có thể được hưởng lợi từ các đầu nối cung cấp khả năng giữ lại hoặc kháng rung tốt hơn.
▷IoT & Hệ thống nhúng
Thiết kế nhúng nhạy cảm với chi phí thường sử dụngkết nối RJ45 không được bảo vệ hoặc kết nối SMT magjack, ưu tiên kích thước nhỏ gọn và lắp ráp đơn giản hơn bảo vệ EMI cực đoan.
▷Trung tâm dữ liệu
Nhu cầu môi trường mật độ caoCác tập hợp RJ45 đa cổng với hiệu suất mất mát trở lại và mất mát chèn xuất sắcCó sẵn lâu dài vàtrình độ từ nguồn thứ hailà rất quan trọng đối với tính liên tục hoạt động.
Không có kết nối RJ45 phù hợp với tất cả.Phơi nhiễm EMI, tải trọng nhiệt, mật độ cổng và căng thẳng cơ họclà điều cần thiết để đạt được hiệu suất Ethernet đáng tin cậy trên các hệ thống khác nhau.
ĐúngĐịnh dạng PCB và kiểm soát lắp ráprất quan trọng đối với hiệu suất điện và độ tin cậy lâu dài của các đầu nối RJ45.nhưng từ các mẫu đất không chính xác hoặc quy trình hàn.
Luôn luôn làm theodấu chân PCB được khuyến cáo của nhà sản xuấtCác lĩnh vực chính cần xác minh bao gồm:
Địa hình đệm không đúng hoặc mất neo cơ khí có thể dẫn đếncác khớp hàn yếu, nghiêng kết nối hoặc thất bại vì mệt mỏi sớm, đặc biệt là trong các ứng dụng kết hợp cao hoặc PoE.
Trước khi đưa vào sản xuất, xác nhận độ tin cậy của đầu nối bằng cách:
Những kiểm tra này giúp đảm bảo hiệu suất Ethernet nhất quán trong suốt thời gian sử dụng của sản phẩm.
Các đầu nối RJ45vẫn là một thành phần cơ bản của các hệ thống Ethernet hiện đại, tuy nhiên hiệu suất và độ tin cậy của chúng phụ thuộc rất nhiều vào các quyết định thiết kế và lựa chọn sáng suốt.8P8C so với thuật ngữ RJ45, để lựa chọn giữaThiết kế được bảo vệ và không được bảo vệ,Thiết bị gắn SMT, TH hoặc THR, và đánh giátừ tính tích hợp, xếp hạng hạng và giới hạn nhiệt PoE, mỗi yếu tố trực tiếp ảnh hưởng đến tính toàn vẹn tín hiệu, hiệu suất EMC, khả năng sản xuất và độ bền lâu dài.
Đối với các kỹ sư và các nhóm OEM, bài học quan trọng là một đầu nối RJ45 không bao giờ nên được coi là một bộ phận cơ học thuần túy.giao diện điện cơ họcphải phù hợp với Ethernet PHY, môi trường ứng dụng, quy trình lắp ráp và các yêu cầu vòng đời.và PCB mẫu đất sớm trong giai đoạn thiết kế giảm đáng kể thất bại lĩnh vực và chi phí thiết kế lại.
Bằng cách áp dụng các nguyên tắc lựa chọn, kiểm tra DFM / DFA và hướng dẫn cụ thể cho ứng dụng được nêu trong hướng dẫn này,Các nhóm thiết kế và mua sắm có thể tự tin xác định các đầu nối RJ45 đáp ứng các mục tiêu hiệu suất, quy mô để sản xuất hàng loạt, và đảm bảo sự ổn định nguồn cung lâu dài trên các ứng dụng Ethernet doanh nghiệp, công nghiệp và PoE.
