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網(wǎng)口電路/Bob Smith電路網(wǎng)口電路是什么呢？
網(wǎng)口電路就是我們硬件設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常見到的 10M/100M/1000M WAN口防護(hù)電路，常包含網(wǎng)口變壓器、RJ45端子、電阻、高壓電容、普通電容和電感，具體電路形態(tài)如后面的描述：
根據(jù)中心抽頭的處理形式，我們一般分為電壓型和電流型。
（1）電流型
電流型請(qǐng)注意在PHY側(cè)，網(wǎng)口變壓器（Transformer）中心抽頭是上拉到Vcc電源的；
上拉電源大小取決于CPU端驅(qū)動(dòng)能力的大小，有的是1.8V，有的是2.5V，也有其他的電壓，此處不再一一贅述。
（2）電壓型
電壓型的是接電容到地，不接電源。電容的大小一般是100nF，如果EMC測(cè)試不過也可以嘗試其他值。
電流型與電壓型的差異在于靠近PHY側(cè)的網(wǎng)絡(luò)變壓器中心抽頭，電流型是接電源Vcc，電壓型接電容到地。
Bob Smith電路的作用是什么？
（1）阻抗變換；
這一點(diǎn)，我在很多資料上看到，但是實(shí)際在我后來驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)不對(duì)，在后續(xù)會(huì)詳細(xì)描述。
（2）浪涌防護(hù)；
這一點(diǎn)是絕對(duì)準(zhǔn)確的，請(qǐng)看后續(xù)詳細(xì)分析過程。
（3）降低EMC測(cè)試輻射
這一點(diǎn)也是正確的。
阻抗變換驗(yàn)證一
第一個(gè)阻抗概念：大家持有阻抗變換的原因是，網(wǎng)口必然搭配網(wǎng)線，而網(wǎng)線的阻抗是雙絞線的75歐姆，此時(shí)的75歐姆講的是雙絞線差分阻抗；
第二個(gè)阻抗概念：在PCB板上，兩對(duì)差分線阻抗，每個(gè)都是100歐姆的差分阻抗，單端阻抗未說明；
第三個(gè)阻抗概念：網(wǎng)口RJ45端子，對(duì)于百兆來講，兩兩相接，再連接75歐姆電阻過高壓電容到地，此時(shí)的75歐姆阻抗，是干什么用的？
第四個(gè)阻抗概念：靠近RJ45端子那邊的網(wǎng)絡(luò)變壓器中心抽頭連接75歐姆電阻，過電容到地，這個(gè)75歐姆又是做什么的？
第五個(gè)阻抗概念：千兆網(wǎng)口無法連接兩個(gè)75歐電阻，但是差分阻抗也是100歐姆，又怎么講？
以上提到的阻抗前3點(diǎn)都是Bob Smith電路提到的，但是實(shí)際上沒人說的清楚為什么是75歐姆？而我也認(rèn)為75歐姆用來阻抗變換是不對(duì)的，因?yàn)殡p絞線是75歐姆，但是板子上是100歐姆，變壓器是1：1繞組，怎么變換，完全沒道理。
況且，是不是如果此處不是75歐姆電阻，而是直接去掉、變成50歐姆或者直接100歐姆，此時(shí)是不是就不滿足阻抗變換了，為此我進(jìn)行如下驗(yàn)證：
網(wǎng)口一致性測(cè)試驗(yàn)證
網(wǎng)口一致性測(cè)試，該測(cè)試用以判定網(wǎng)口電路的綜合物理層連接指標(biāo)，包含眼圖、上升沿、下降沿、上沖、下沖、平衡度和傳輸抖動(dòng)等指標(biāo)。（可以參考鏈接中的泰克官網(wǎng)介紹）
在高速信號(hào)傳輸中，我們知道，如果存在過充及下沖，則一定是信號(hào)傳輸阻抗發(fā)生變化，阻抗不匹配，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)反射等問題。
所以我從下面三組處理中，分別測(cè)試網(wǎng)口一致性指標(biāo)：
（1）保留RJ45和網(wǎng)絡(luò)變壓器之間的4個(gè)電阻和1個(gè)電容；
（2 ）去掉網(wǎng)口RJ45端子未使用的4個(gè)pin，兩兩相連的2個(gè)電阻；
（3）去掉所有的4個(gè)電阻和1個(gè)電容。
此時(shí)網(wǎng)口一致性數(shù)據(jù)如下：
上表中的數(shù)據(jù)為實(shí)際數(shù)據(jù)，此時(shí)可以看出在結(jié)果比對(duì)中，分別為以上三種時(shí)，結(jié)果基本上變化很小，且網(wǎng)口一致性指標(biāo)都是測(cè)試通過的，而且如果真的Bob Smith電路是有阻抗變換的作用的，我的以上操作（保留阻容、去掉電阻、去掉電阻電容）完全破環(huán)了阻抗平衡，但是實(shí)際上對(duì)網(wǎng)口一致性指標(biāo)沒有多大的影響，這是我認(rèn)為該電路不具有阻抗變換的第一個(gè)原因。
驗(yàn)證二
還有，如果是阻抗變換，則我把75歐姆電阻換成其他值，是不是也會(huì)發(fā)生網(wǎng)口一致性測(cè)試不合格的情況。為此我做了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）將75歐電阻換成50歐姆；
（2）將75歐電阻換成100歐姆的實(shí)際測(cè)試結(jié)果。
如上圖所示，實(shí)際結(jié)果并不是如我們?cè)O(shè)想的那樣，換成50歐和100歐之后，網(wǎng)口一致性測(cè)試未通過，而是75歐、50歐、100歐時(shí)網(wǎng)口一致性測(cè)試全部通過了，則說明該電路有阻抗變換的作用又行不通了。實(shí)際上以上結(jié)果在某些測(cè)試項(xiàng)目上50歐或者100歐甚至于要好于電阻為75歐時(shí)，所以再一次驗(yàn)證了該電路有阻抗變換作用是不正確的。
還有一點(diǎn)就是千兆網(wǎng)8條信號(hào)線都使用了，此時(shí)75歐電阻都沒有地方接了，但是這一點(diǎn)是通用的做法，為什么不考慮阻抗特性了。
另外我還進(jìn)行網(wǎng)口ping IP包測(cè)試，也無延遲，鏈路正常。
浪涌防護(hù)
IEC61000-4-5為電子產(chǎn)品雷擊浪涌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，具體請(qǐng)查看鏈接對(duì)應(yīng)說明。
在進(jìn)行通信端口浪涌防護(hù)能力測(cè)試時(shí)，需要進(jìn)行共模和差模測(cè)試兩組測(cè)試，測(cè)試次數(shù)依據(jù)各公司和專業(yè)認(rèn)證測(cè)試公司，一般是正負(fù)各5次。一般而言我們要進(jìn)行共模4KV（電壓等級(jí)）和差模2KV（電壓等級(jí)）的測(cè)試，下面將會(huì)介紹共模測(cè)試和差模測(cè)試。
共模防護(hù)
共模測(cè)試就是將網(wǎng)口用測(cè)試工裝將8條線全部接在一起，在8條線結(jié)點(diǎn)和主板地之間加上4KV標(biāo)準(zhǔn)定義波形電壓，測(cè)試電壓波形見通訊端口浪涌測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)浪涌的泄放路徑是什么呢？
如下圖：
因?yàn)?條線接在一起，所以浪涌方向一致，因此以1條信號(hào)線（藍(lán)色）和1條未連接線（綠色）做浪涌泄放的說明。
藍(lán)色信號(hào)線浪涌泄放：浪涌是先經(jīng)過變壓器一端，從中心抽頭出來，再經(jīng)過75歐電阻和高壓電容到地；所以需要變壓器、電阻、電容都能抗住4KV浪涌沖擊。
綠色線浪涌泄放：浪涌泄放是先經(jīng)過電阻，再經(jīng)過電容直接到地，因此需要電阻和電容能抵抗住4KV浪涌沖擊。
差模防護(hù)
差模測(cè)試是在傳輸數(shù)據(jù)的差分線上測(cè)試，一端接2KV正，一端接2KV負(fù)極；百兆網(wǎng)口測(cè)試2組、千兆網(wǎng)口測(cè)試4組。百兆網(wǎng)口測(cè)試如下圖：
下面以一組差分線作說明。
藍(lán)色為網(wǎng)絡(luò)變壓器右側(cè)浪涌路徑，可以看到需要抗住2KV浪涌，必須要網(wǎng)絡(luò)變壓器自己可以抵抗，因?yàn)闆]有其余泄放路徑。
綠色為網(wǎng)絡(luò)變壓器左側(cè)浪涌路徑，也就是靠近CPU端口；因?yàn)椴钅Ｖ苯油ㄟ^變壓器耦合到CPU一側(cè)線圈，所以此時(shí)上圖中的CPU兩個(gè)引腳必須抵抗2KV沖擊，但是為了保護(hù)CPU，我們一般在數(shù)據(jù)線上靠近CPU放置小電阻、在CPU連接的差分線之間放置雙向TVS器件來保護(hù)CPU，不會(huì)被浪涌打壞。
降低EMC輻射電感
如上圖所示的幾個(gè)點(diǎn)，在電流型Bob電路時(shí)，上拉電源上連接電感，是用來減小高頻干擾，高頻干擾有什么危害？高頻信號(hào)在頻域中含有豐富的諧波，或?qū)е螺^強(qiáng)的電磁場(chǎng)變化，導(dǎo)致輻射超標(biāo)。
電容
中心抽頭電容什么作用，中心抽頭的作用也是降低交流阻抗，將高頻交流信號(hào)短路到地，所以L和C組成LC濾波器，降低高頻干擾。
網(wǎng)口變壓器的共模電感，就是電流型中的T10、T14、T17、T18，我們知道輻射超標(biāo)一般都是共模電流導(dǎo)致的，而共模電感就是來消耗差分線路中的共模電流的，而對(duì)差模電流基本無影響。
綜述
Bob Smith電路我們開始講述到了他的基本電路形態(tài)、組成元器件、電壓型和電流型的差異，接下來也講到了他的作用是什么？
我看到的文章都是說有阻抗變換和浪涌防護(hù)的作用，為此我從三個(gè)點(diǎn)來證明阻抗變化這一點(diǎn)不是很正確，可能是錯(cuò)誤的；
另外從浪涌防護(hù)的角度來闡述了Bob Smith電路在浪涌防護(hù)中的作用，為了更好的防護(hù)效果，電阻一般選用 3216封裝，電容也選擇3216封裝，因?yàn)榇蠓庋b耐高壓沖擊特性比較好。
最后講到了此電路在防止EMC測(cè)試輻射中的作用。
希望大家能對(duì)Bob Smith電路有一個(gè)基本的了解和掌握。
注：以上的測(cè)試數(shù)據(jù)本人可以保證是真實(shí)的，以上提到的實(shí)驗(yàn)本人也是實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證的。但是以上提出的75歐是阻抗匹配確定值，我認(rèn)為是不恰當(dāng)?shù)?，這是我個(gè)人看法，如果大家有新的看法可以多交流。
編輯：hfy
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論