CN105634677B - 一种以太网传输电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以太网传输电路，包括以太网接口、第一隔离变压器、第二隔离变压器和协议转换芯片，以太网接口的输出端连接第一隔离变压器的输入端，第一隔离变压器的输出端连接第二隔离变压器的输入端，第二隔离变压器的输出端连接协议转换芯片，第一隔离变压器连接有带供电单元的EMC增强电路，第一隔离变压器与第二隔离变压器之间连接有EMC增强保护电路。以太网接口接收的差分信号经过第一隔离变压器上连接的EMC增强电路和第一隔离变压器与第二隔离变压器之间的EMC增强保护电路的信号增强和保护送入协议转换芯片，实现在满足EMC兼容性要求的情况下，进一步降低以太网通信和传输的误码率，提高数据传输的吞吐量，降低网络延迟。

Description

一种以太网传输电路

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种以太网传输电路。

背景技术

在以太网通信和传输领域中，借助以太网(Ethernet)实现控制设备与上位机之间的供电、数据和指令通信，是当前最主要的通讯模式。然而，目前的以太网通信电路中，传输信号会受到双绞线中直流供电和外界电磁环境干扰的影响，导致传输电路被EMC(ElectroMagnetic Compatibility，电磁兼容性)静电脉冲损坏的可能性大大增加，并且如果采用目前通用的EMC保护措施，如防静电管和滤波电容网络，就会导致传输电路的对地等效电容增加，进一步导致以太网通信和传输的误码率上升，数据传输的吞吐量下降，以太网的传输延迟现象也会进一步增大。

发明内容

本发明实施例提供一种以太网传输电路，用以降低以太网通信和传输的误码率，提高数据传输的吞吐量，降低网络延迟。

本发明实施例提供的一种以太网传输电路，包括：以太网接口、第一隔离变压器、第二隔离变压器和协议转换芯片；

所述以太网接口的输出端连接所述第一隔离变压器的输入端，所述第一隔离变压器的输出端连接所述第二隔离变压器的输入端，所述第二隔离变压器的输出端连接所述协议转换芯片；

所述第一隔离变压器连接有带供电单元的EMC增强电路，所述第一隔离变压器与所述第二隔离变压器之间连接有EMC增强保护电路；

所述以太网接口接收的差分信号经过所述第一隔离变压器、所述第二隔离变压器的传输之后送入所述协议转换芯片。

优选地，所述第一隔离变压器的输入端设有多个第一中间抽头，所述第一隔离变压器的输出端设有多个第二中间抽头；

所述EMC增强电路包括多个支路，每个支路的第一端与其对应的所述第一隔离变压器的第一中间抽头相连，每个支路的所述第一端与所述供电单元的正极或负极相连，每个支路的第二端通过第一电容接地；

所述第一隔离变压器的相邻的两个第一中间抽头所连接的所述支路的正负极不同；

所述EMC增强保护电路包括第二电容，所述第一隔离变压器的多个第二中间抽头通过所述第二电容接地。

优选地，所述EMC增强电路的每个支路包括串联的第一电阻和第三电容；

所述第一电阻的第一端与其对应的所述第一隔离变压器的第一中间抽头相连，所述第一电阻的第二端与其对应的第三电容相连；

所述第三电容的第一端与其对应的第一电阻相连，所述第三电容的第二端通过所述第一电容接地。

优选地，所述EMC增强电路的每条支路上的第一电阻值相同；所述EMC增强电路的每条支路上的第三电容值相同。

优选地，所述第一隔离变压器的每个第二中间抽头通过各自的第二电容接地。

优选地，所述第二隔离变压器的输入端设有多个第三中间抽头，所述第二隔离变压器的输出端设有多个第四中间抽头；

所述EMC增强保护电路还包括多个支路，每个支路的第一端与其对应的所述第二隔离变压器的第三中间抽头相连，每个支路的第二端通过第四电容接地；

所述第二隔离变压器的多个第四中间抽头通过第五电容接地。

优选地，所述EMC增强保护电路的每个支路包括第二电阻；

所述第二电阻的第一端与其对应的所述第二隔离变压器的第三中间抽头相连，所述第二电阻的第二端通过所述第四电容接地。

优选地，所述第二隔离变压器的每个第四中间抽头通过各自的第五电容接地。

优选地，所述第一隔离变压器的输入端设有4个第一中间抽头，所述第一隔离变压器的输出端设有4个第二中间抽头；所述EMC增强电路包括4个支路；

所述第二隔离变压器的输入端设有4个第三中间抽头，所述第二隔离变压器的输出端设有4个第四中间抽头；

所述EMC增强保护电路包括4个支路。

优选地，所述供电单元为POE(Power over Ethernet，以太网供电)单元。

本发明实施例中的以太网传输电路，包括以太网接口、第一隔离变压器、第二隔离变压器和协议转换芯片，以太网接口的输出端连接第一隔离变压器的输入端，第一隔离变压器的输出端连接第二隔离变压器的输入端，第二隔离变压器的输出端连接协议转换芯片，第一隔离变压器连接有带供电单元的EMC增强电路，第一隔离变压器与第二隔离变压器之间连接有EMC增强保护电路，以太网接口接收的差分信号经过第一隔离变压器、第二隔离变压器的传输之后送入协议转换芯片。以太网接口接收的差分信号经过第一隔离变压器上连接的EMC增强电路和第一隔离变压器与第二隔离变压器之间的EMC增强保护电路的信号增强和保护之后送入协议转换芯片，可以实现在满足EMC兼容性要求的情况下，进一步降低以太网通信和传输的误码率，提高数据传输的吞吐量，降低网络延迟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种以太网传输电路的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的EMC增强电路的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的EMC增强电路的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的EMC增强保护电路的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的EMC增强保护电路的结构示意图；

图6为本发明实施例中提供的一种以太网传输电路的结构示意图；

图7为本发明实施例中提供的一种以太网传输电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例提供的一种以太网传输电路的结构，如图1所示，所述以太网传输电路包括：以太网接口101、第一隔离变压器102、第二隔离变压器103和协议转换芯片104，以太网接口101的输出端连接第一隔离变压器102的输入端，第一隔离变压器102的输出端连接第二隔离变压器103的输入端，第二隔离变压器103的输出端连接协议转换芯片104，第一隔离变压器102连接有带供电单元107的EMC增强电路105，第一隔离变压器102与第二隔离变压器103之间连接有EMC增强保护电路106，以太网接口101接收的差分信号经过第一隔离变压器102、第二隔离变压器103的传输之后送入协议转换芯片104。以太网接口101接收的差分信号经过第一隔离变压器102连接的EMC增强电路105和第一隔离变压器102与第二隔离变压器103之间连接的EMC增强保护电路106的信号增强和保护之后送入协议转换芯片104，可以实现在满足EMC兼容性要求的情况下，进一步降低以太网通信和传输的误码率，提高数据传输的吞吐量，降低网络延迟。上述第二隔离变压器103可以是一个或多个，设有一个第二隔离变压器103时，以太网传输电路的传输效果最优。该第二隔离变压器103为多个时，也可以是实现上述目的，但是产生的技术效果不如设有一个第二隔离变压器103时的效果好。

进一步地，如图2所示，第一隔离变压器102的输入端设有多个第一中间抽头1021，第一隔离变压器102的输出端设有多个第二中间抽头1022，EMC增强电路105包括多个支路，每个支路的第一端与其对应的第一隔离变压器102的第一中间抽头1021相连，每个支路的第一端与供电单元107的正极或负极相连，每个支路的第二端通过第一电容1051接地，第一隔离变压器102的相邻的两个第一中间抽头1021所连接的支路的正负极不同，EMC增强保护电路106包括第二电容1063，第一隔离变压器102的多个第二中间抽头1022通过第二电容1063接地。如图2所示，在该第一隔离变压器102的设有第一中间抽头1021的一侧，按照从上到下排列，第一隔离变压器102的第一中间抽头1021的序号分别为1、2、……、n，n为偶数，序号是奇数的第一中间抽头1021与供电单元107的正极连接，序号是偶数的第一中间抽头1021与供电单元107的负极连接。也可以是序号是奇数的第一中间抽头1021与供电单元107的负极连接，序号是偶数的第一中间抽头1021与供电单元107的正极连接。在本实施例中，选用第一种连接方式，即序号是奇数的第一中间抽头1021与供电单元107的正极连接，序号是偶数的第一中间抽头1021与供电单元107的负极连接，具体的如图2所示。在实际应用时，可以根据第一隔离变压器102的第一中间抽头1021的正负极关系确定。

具体的，上述EMC增强电路105中的每个支路包括串联的第一电阻1052和第三电容1053。其中，第一电阻1052的第一端与其对应的第一隔离变压器102的第一中间抽头1021相连，第一电阻1052的第二端与其对应的第三电容1053的第一端相连，第三电容1053的第一端与其对应的第一电阻1052的第二端相连，第三电容1053的第二端通过第一电容1051接地。通过EMC增强电路105可以增强第一隔离变压器102的输入端接收到的由以太网接口101发送的差分信号，防止该差分信号衰落。该第一隔离变压器102有几路差分信号通道，对应的设有几个EMC增强电路105的支路。

优选地，上述EMC增强电路105的每条支路上的第一电阻1052值相同，EMC增强电路105的每条支路上的第三电容1053值相同。

上述第一隔离变压器102的第二中间抽头1022也可以各自通过一个第二电容1063接地，具体如图3所示，第一隔离变压器102的每个第二中间抽头1022通过各自的第二电容1063接地。

进一步地，如图4所示，该第二隔离变压器103的输入端设有多个第三中间抽头1031，第二隔离变压器103的输出端设有多个第四中间抽头1032。该多个第三中间抽头1031用于连接EMC增强保护电路106的多个支路，该多个第四中间抽头1032可以各自通过第五电容1033接地。EMC增强保护电路106可以增强该第二隔离变压器103接收的第一隔离变压器102发送的差分信号，避免该差分信号衰落，同时可以避免该差分信号受到电磁干扰。

具体的，上述EMC增强保护电路106还包括多个支路，每个支路的第一端与其对应的第二隔离变压器103的第三中间抽头1031相连，每个支路的第二端通过第四电容1061接地，该第二隔离变压器103的每个第四中间抽头1032通过各自的第五电容1033接地。

上述EMC增强保护电路106的每个支路包括第二电阻1062，第二电阻1062的第一端与其对应的第二隔离变压器103的第三中间抽头1031相连，第二电阻1062的第二端通过第四电容1061接地。

上述第二隔离变压器103的第四中间抽头1032也可以通过一个第五电容1033接地，具体如图5所示，第二隔离变压器103的多个第四中间抽头1032通过一个第五电容1033接地。

为了能够更好的解释本发明，本发明实施例提供了一种四通道以太网传输电路的结构，具体如图6所示，包括以太网接口101、第一隔离变压器102、第二隔离变压器103和协议转换芯片104。该以太网接口101的第一差分信道输出端与第一隔离变压器102的第一差分信道输入端连接，第一隔离变压器102的第一差分信道输出端与第二隔离变压器103的第一差分信道输入端连接，第二隔离变压器103的第一差分信道输出端与协议转换芯片的第一差分信道输入端连接。其它第二差分信道、第三差分信道和第四差分信道的连接方式与第一差分信道的连接方式相同。

其中，第一隔离变压器102的输入端设有4个第一中间抽头1021，第一隔离变压器102的输出端设有4个第二中间抽头1022，EMC增强电路105包括4个支路。所述每个支路的第一端与其对应的第一隔离变压器102的第一中间抽头1021相连，每个支路的第一端与供电单元107的正极或负极相连，每个支路的第二端通过第一电容1051接地，第一隔离变压器102的相邻的两个第一中间抽头1021所连接的支路的正负极不同，第一隔离变压器102的多个第二中间抽头1022通过EMC增强保护电路106中的第二电容1063接地。如图6所示，在该第一隔离变压器102的设有第一中间抽头1021的一侧，按照从上到下排列，第一隔离变压器102的第一中间抽头1021的序号分别为1至4，EMC增强电路105的第1支路与第一隔离变压器102的序号为1的第一中间抽头1021连接，EMC增强电路105的第2支路与第一隔离变压器102的序号为3的第一中间抽头1021连接，EMC增强电路105的第3支路与第一隔离变压器102的序号为2的第一中间抽头1021连接，EMC增强电路105的第4支路与第一隔离变压器102的序号为4的第一中间抽头1021连接。第一隔离变压器102的序号为1的第一中间抽头1021和第一隔离变压器102的序号为3的第一中间抽头1021与供电单元107的正极连接，第一隔离变压器102的序号为2的第一中间抽头1021和第一隔离变压器102的序号为4的第一中间抽头1021与供电单元107的负极连接。EMC增强电路105中的每个支路包括串联的第一电阻1052和第三电容1053，第一电阻1052的第一端与其对应的第一隔离变压器102的第一中间抽头1021相连，第一电阻1052的第二端与其对应的第三电容1053的第一端相连，第三电容1053的第一端与其对应的第一电阻1052的第二端相连，第三电容1053的第二端通过第一电容1051接地。EMC增强电路105的每条支路上的第一电阻1052值相同，EMC增强电路105的每条支路上的第三电容1053值相同。

第二隔离变压器103的输入端设有4个第三中间抽头1031，第二隔离变压器103的输出端设有4个第四中间抽头1032。EMC增强保护电路106包括4个支路。每个支路的第一端与其对应的第二隔离变压器103的第三中间抽头1031相连，每个支路的第二端通过第四电容1061接地，该第二隔离变压器103的每个第四中间抽头1032通过各自的第五电容1033接地。EMC增强保护电路106的每个支路包括第二电阻1062，第二电阻1062的第一端与其对应的第二隔离变压器103的第三中间抽头1031相连，第二电阻1062的第二端通过第四电容1061接地。

如图7所示，本发明实施例还提供了一种以太网传输电路，包括：以太网接口RJ45、第一隔离变压器、第二隔离变压器和协议转换芯片，以太网接口RJ45的输出端连接第一隔离变压器的输入端，第一隔离变压器的输出端连接第二隔离变压器的输入端，第二隔离变压器的输出端连接协议转换芯片，协议转换芯片与CPU(Central Processing Unit，中央处理器)连接。在本发明实施例中该协议转换芯片的型号可以是VSC8502，第一隔离变压器和第二隔离变压器的型号可以是HY602403E，本发明实施例仅是示例作用，各器件的具体型号不做限定。第一隔离变压器和RJ45之间设置有带POE供电的EMC增强电路，两级隔离变压器之间设置有EMC增强保护电路。

进一步地，所述以太网接口的第1引脚连接第一隔离变压器的第23引脚，以太网接口的第2引脚连接第一隔离变压器的第22引脚，以太网接口的第3引脚连接第一隔离变压器的第20引脚，以太网接口的第6引脚连接第一隔离变压器的第19引脚，以太网接口的第4引脚连接第一隔离变压器的第17引脚，以太网接口的第5引脚连接第一隔离变压器的第16引脚，以太网接口的第7引脚连接第一隔离变压器的第14引脚，以太网接口的第8引脚连接第一隔离变压器的第13引脚。以太网接口的第9、10引脚接机箱地。

进一步地，所述的带POE供电的EMC增强电路，包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11。电阻R5一端连接第一隔离变压器的第15引脚，同时连接到POE供电的负端，电阻R5另一端连接电容C7的一端，电容C7的另一端连接电容C11的一端(公共点)，电阻R6一端连接第一隔离变压器的第21引脚，同时连接到POE供电的负端，电阻R6另一端连接电容C8的一端，电容C8的另一端连接电容C11的一端(公共点)，电阻R7一端接第一隔离变压器的第18引脚，同时连接到POE供电的正端，电阻R7另一端连接电容C9的一端，电容C9的另一端连接电容C11的一端(公共点)，电阻R8一端连接第一隔离变压器的第24引脚，同时连接到POE供电的正端，电阻R8另一端连接电容C10的一端，电容C10的另一端连接电容C11的一端(公共点)，电容C11另一端接机箱地。

进一步的，在第一隔离变压器和第二隔离变压器之间的EMC增强保护电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C5、电容C6。电阻R1一端接第二隔离变压器的第24引脚，电阻R1另一端连接电容C6的一端(公共点)，电阻R2一端连接第二隔离变压器的第18引脚，电阻R2另一端接电容C6的一端(公共点)，电阻R3一端接第二隔离变压器的第21引脚，电阻R3另一端连接电容C6的一端(公共点)，电阻R4一端连接第二隔离变压器的第15引脚，电阻R4另一端连接电容C6的一端(公共点)，电容C6另一端接机箱地。第一隔离变压器的第1、4、7、10引脚连接电容C5一端，电容C5另一端接机箱地。

进一步地，第一隔离变压器的第12引脚连接第二隔离变压器的第13引脚，第一隔离变压器的第11引脚连接第二隔离变压器的第14引脚，第一隔离变压器的第9引脚连接第二隔离变压器的第16引脚，第一隔离变压器的第8引脚连接第二隔离变压器的第17引脚，第一隔离变压器的第6引脚连接第二隔离变压器的第19引脚，第一隔离变压器的第5引脚连接第二隔离变压器的第20引脚，第一隔离变压器的第3引脚连接第二隔离变压器的第22引脚，第一隔离变压器的第2引脚连接第二隔离变压器的第23引脚。

进一步地，第二隔离变压器的第2引脚连接协议转换芯片的A14引脚，第二隔离变压器的第3引脚连接协议转换芯片的B14引脚，第二隔离变压器的第5引脚连接协议转换芯片的A13引脚，第二隔离变压器的第6引脚连接协议转换芯片的B13引脚，第二隔离变压器的第8引脚连接协议转换芯片的A12引脚，第二隔离变压器的第9引脚连接协议转换芯片的B12引脚，第二隔离变压器的第11引脚连接协议转换芯片的A11引脚，第二隔离变压器的第12引脚连接协议转换芯片的B11引脚。第二隔离变压器的第1、4、7、10引脚分别与电容C4、C3、C2、C1的一端连接，电容C4、C3、C2、C1的另一端接地。电阻R9的一端连接协议转换芯片的T11引脚，另一端连接CPU的第1引脚，电阻R10的一端连接协议转换芯片的U11引脚，另一端连接CPU的第2引脚，电阻R11的一端连接协议转换芯片的T12引脚，另一端连接CPU的第3引脚，电阻R12的一端连接协议转换芯片的U12引脚，另一端连接CPU的第4引脚，电阻R13的一端连接协议转换芯片的V12引脚，另一端连接CPU的第5引脚，电阻R14的一端连接协议转换芯片的V11引脚，另一端连接CPU的第6引脚，电阻R15的一端连接协议转换芯片的U13引脚，另一端连接CPU的第7引脚，电阻R16的一端连接协议转换芯片的V13引脚，另一端连接CPU的第8引脚，电阻R17的一端连接协议转换芯片的T14引脚，另一端连接CPU的第9引脚，电阻R18的一端连接协议转换芯片的U14引脚，另一端连接CPU的第10引脚，电阻R19的一端连接协议转换芯片的V14引脚，另一端连接CPU的第11引脚，电阻R20的一端连接协议转换芯片的T13引脚，另一端连接CPU的第12引脚，协议转换芯片的R10引脚接地。

本发明实施例表明：通过设置电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11组成的带POE供电的EMC增强电路，设置电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C5、电容C6组成的EMC增强保护电路，设置第一隔离变压器、第二隔离变压器组成的隔离变压器驱动网络，不仅提高了隔离性和兼容性，而且降低网络传输电路的对地等效电容，从而实现在满足EMC兼容性要求的情况下，降低以太网通信和传输的误码率，提高数据传输的吞吐量，降低网络延迟，增强以太网单元的工作稳定性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种以太网传输电路，其特征在于，包括：以太网接口、第一隔离变压器、第二隔离变压器和协议转换芯片；

所述以太网接口的输出端连接所述第一隔离变压器的输入端，所述第一隔离变压器的输出端连接所述第二隔离变压器的输入端，所述第二隔离变压器的输出端连接所述协议转换芯片；

所述第一隔离变压器连接有带供电单元的电磁兼容性EMC增强电路，所述第一隔离变压器与所述第二隔离变压器之间连接有EMC增强保护电路；

所述以太网接口接收的差分信号经过所述第一隔离变压器、所述第二隔离变压器的传输之后送入所述协议转换芯片；

所述EMC增强保护电路包括一个或多个第二电容，所述第一隔离变压器的多个第二中间抽头通过同一个第二电容或各自的第二电容接地；

所述第二隔离变压器的输入端设有多个第三中间抽头，所述EMC增强保护电路还包括多个支路，每个支路的第一端与其对应的所述第二隔离变压器的第三中间抽头相连，每个支路的第二端通过第四电容接地。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一隔离变压器的输入端设有多个第一中间抽头，所述第一隔离变压器的输出端设有多个第二中间抽头；

所述EMC增强电路包括多个支路，每个支路的第一端与其对应的所述第一隔离变压器的第一中间抽头相连，每个支路的所述第一端与所述供电单元的正极或负极相连，每个支路的第二端通过第一电容接地；

所述第一隔离变压器的相邻的两个第一中间抽头所连接的所述支路的正负极不同。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述EMC增强电路的每个支路包括串联的第一电阻和第三电容；

所述第一电阻的第一端与其对应的所述第一隔离变压器的第一中间抽头相连，所述第一电阻的第二端与其对应的第三电容相连；

所述第三电容的第一端与其对应的第一电阻相连，所述第三电容的第二端通过所述第一电容接地。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述EMC增强电路的每条支路上的第一电阻值相同；所述EMC增强电路的每条支路上的第三电容值相同。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二隔离变压器的输出端设有多个第四中间抽头；

所述第二隔离变压器的多个第四中间抽头通过第五电容接地。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述EMC增强保护电路的每个支路包括第二电阻；

所述第二电阻的第一端与其对应的所述第二隔离变压器的第三中间抽头相连，所述第二电阻的第二端通过所述第四电容接地。

7.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第二隔离变压器的每个第四中间抽头通过各自的第五电容接地。

8.如权利要求1至7任一项所述的电路，其特征在于，所述第一隔离变压器的输入端设有4个第一中间抽头，所述第一隔离变压器的输出端设有4个第二中间抽头；所述EMC增强电路包括4个支路；

所述第二隔离变压器的输入端设有4个第三中间抽头，所述第二隔离变压器的输出端设有4个第四中间抽头；

所述EMC增强保护电路包括4个支路。

9.如权利要求1至7任一项所述的电路，其特征在于，所述供电单元为以太网供电POE单元。

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