一种用于以太网的集成型网络接口的抗干扰电路的制作方法

本实用新型涉及通信抗干扰技术领域，具体的说，是一种用于以太网的集成型网络接口的抗干扰电路。

背景技术：

网络接口指的网络设备的各种接口，我们现今正在使用的网络接口都为以太网接口，常见的以太网接口类型有RJ-45接口、RJ-11接口、SC光线接口、FDDI接口、AUI接口、BNC接口、Console接口等。典型的接口类型是RJ-45以太网接口，它遵循IEEE802.3标准，传输速率通常为10M/100M/1000Mbps，可工作在全双工、半双工模式。

工业以太网接口，如EtherCAT等，对于实时性的要求性很高，如果连续有帧数据丢失就会导致通讯错误。因此相关设备，如EtherCAT从站设备的网络端口设计需要通过抗扰度测试，其中比较重要的两项是静电放电和电快速脉冲群测试。如图5所示，依据GB/T15969.2网络通信接口规范，静电放电要求最低通过接触±4kV、空气±8kV的测试，电快速脉冲群要求最低通过±1kV的测试。按照如图所示的现有网络接口设计，则无法通过测试。即静电接触±2kV通过，但±4kV不通过；静电空气±4kV通过，但±6kV不通过。电快速脉冲群使用非屏蔽网线±500V通过，但±1kV不通过；屏蔽网线±1kV可以通过。原因是：静电通过RJ-45接口流向地，产生的瞬态电流和电压变化时形成第一次干扰，干扰特征为瞬态的共模干扰；电快速脉冲群施加到网线上后对电路形成第一次干扰。静电与电快速脉冲群产生的共模干扰通过空间辐射跨过RJ-45接口及接口电路干扰到以太网物理层收发器的TD_P，TD_N，RD_P，RD_N，以及两个LED的引脚干扰到内部信号，形成二次干扰，通过传导的方式干扰到以太网物理层收发器的工作，导致系统通信异常。

专利申请号为201620510535.8的专利，提出一种以太网防护录波设计电路，通过其设置的一级防护电路、二级防护电路和滤波电路，较好的解决了接口电路的防雷能力，且能协调好电路性能和产品设计成本之间的矛盾。该对比文件采用滤波磁珠滤除网络信号中的差分干扰，但没有提到LED信号线上可能产生的信号对以太网接口的干扰情况。对以太网差分信号的滤波，对比文件采用气体放电管、TVS对干扰电压、电流形成一种泄放的方式处理，但不能保证信号的正常。且对比文件主要针对雷击、浪涌的防护，但没有解决对静电和电快速脉冲群的防护。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于以太网的集成型网络接口的抗干扰电路，在以太网物理层与集成RJ-45接口之间连接两组共模滤波器，当静电和电快速脉冲群通过电路时，抑制信号干扰，避免影响信号的正常传输；在以太网物理层与LED信号灯之间连接磁珠，抑制LED信号传输时产生的干扰。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种用于以太网的集成型网络接口的抗干扰电路，与以太网物理层收发器连接，包括两组共模滤波器、集成RJ-45接口、两组磁珠、两组LED信号灯；以太网物理层收发器通过两组所述共模滤波器与集成RJ-45接口连接；两组所述LED信号灯设置在集成RJ-45接口上，且分别与以太网物理层收发器连接；两组所述磁珠分别连接在以太网物理层收发器与两组LED信号之间。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，两组所述共模滤波器分别为型号相同的第一共模滤波器和第二共模滤波器；所述共模滤波器的型号为WE744232261，且包括四个引脚，分别为1脚、2脚、3脚、4脚。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述集成RJ-45接口包括引脚TD+、TD-、TXCT、RD+、RD-、RXCT、CHS GND；所述TD+、TD-为一对双绞线，且与第一共模滤波器连接；所述RD+、RD-为一对双绞线，且与第二共模滤波器连接；所述引脚TXCT、RXCT、CHS GND接地。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述以太网物理层收发器包括引脚TD_P、TD_N、RD_P、RD_N；所述以太网物理层收发器的引脚TD_P通过第一共模滤波器的1脚输入信号，从第一共模滤波器的2脚输出信号至集成RJ-45接口的引脚TD+，以太网物理层收发器的引脚TD_N通过第一共模滤波器的4脚输入信号，从第一共模滤波器的3脚输出信号至集成RJ-45接口的引脚TD-；所述集成RJ-45接口的引脚RD+通过第二共模滤波器的2脚输入信号，从第二共模滤波器的1脚输出信号至以太网物理层收发器的引脚RD_P，集成RJ-45接口的引脚RD-通过第二共模滤波器的3脚输入信号，从第二共模滤波器的4脚输出信号至以太网物理层收发器的引脚RD_N。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述磁珠的型号为WE742792653。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述磁珠的一端与以太网物理层收发器的LED信号连接，磁珠的另一端与LED信号灯的负极连接，LED信号灯的正极接地。

进一步地，为了更好的实现本实用新型，两组所述LED信号灯分别为绿灯和黄灯。

工作原理：

在以太网物理层收发器与集成RJ-45接口之间连接两组共模滤波器，当静电和电快速脉冲群通过电路时，抑制信号干扰，避免影响信号的正常传输以及形成对以太网物理层收发器的二次干扰。

在以太网物理层收发器与LED信号灯之间连接磁珠，抑制干扰信号通过LED信号线传输，然后形成二次干扰。

对电路进行改进后，静电测试：静电接触±6kV通过，静电空气±8kV通过；快速脉冲群：非屏蔽网线±2kV通过，屏蔽网线±2kV通过。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型在以太网物理层收发器与集成RJ-45接口之间连接两组共模滤波器，当静电和电快速脉冲群通过电路时，抑制信号干扰，避免影响信号的正常传输以及形成对以太网物理层收发器的二次干扰；在以太网物理层收发器与LED信号灯之间连接磁珠，抑制干扰信号通过LED信号线传输，然后形成二次干扰；对电路进行改进后，静电测试：静电接触±6kV通过，静电空气±8kV通过；快速脉冲群：非屏蔽网线±2kV通过，屏蔽网线±2kV通过。

附图说明

图1为本实用新型RJ-45接口集成网络电压器含LED信号电路原理图；

图2为本实用新型RJ-45接口集成网络电压器不含LED信号电路原理图；

图3为本实用新型RJ-45接口不集成网络电压器含LED信号电路原理图；

图4为本实用新型RJ-45接口不集成网络电压器不含LED信号电路原理图；

图5为现有技术普通网络接口电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型通过下述技术方案实现，如图1-图5所示，一种用于以太网的集成型网络接口的抗干扰电路，与以太网物理层收发器连接，包括两组共模滤波器、集成RJ-45接口、两组磁珠、两组LED信号灯；以太网物理层收发器通过两组所述共模滤波器与集成RJ-45接口连接；两组所述LED信号灯设置在集成RJ-45接口上，且分别与以太网物理层收发器连接；两组所述磁珠分别连接在以太网物理层收发器与两组LED信号之间。

需要说明的是，通过上述改进，本实用新型提出一种用于以太网的集成型网络接口的抗干扰电路，在以太网物理层收发器与集成RJ-45接口之间接入共模滤波器，用于抑制干扰，保证信号正常通过，实现以太网接口抗干扰，对静电和电快速脉冲群起到防护的作用。

静电的第一次干扰是当静电通过集成RJ-45接口外壳流向地时，产生的瞬态电流电压变化形成，干扰特征为瞬态的共模干扰；第二次干扰是静电的共模干扰通过空间辐射跨过集成RJ-45接口到与以太网物理层收发器相连接的内部电路时形成二次干扰。

电快速脉冲群的第一次干扰是电快速脉冲群施加到网线上后对电路形成的共模干扰；第二次干扰是电快速脉冲群的共模干扰用过空间辐射跨过集成RJ-45接口到与以太网物理层收发器相连接的内部电路时形成二次干扰。

LED信号灯连接线上产生的干扰信号会对以太网接口形成干扰，所以在LED信号灯与以太网物理层收发器之间连接磁珠，抑制干扰信号通过LED信号线传输，然后形成二次干扰。

改进后，以太网接口的测试情况如下：

静电测试：静电接触±6kV通过，静电空气±8kV通过；

电快速脉冲群：非屏蔽网线±2kV通过，屏蔽网线±2kV通过。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，两组所述共模滤波器分别为型号相同的第一共模滤波器和第二共模滤波器；所述共模滤波器的型号为WE744232261，且包括四个引脚，分别为1脚、2脚、3脚、4脚；

所述集成RJ-45接口包括引脚TD+、TD-、TXCT、RD+、RD-、RXCT、CHS GND；所述TD+、TD-为一对双绞线，且与第一共模滤波器连接；所述RD+、RD-为一对双绞线，且与第二共模滤波器连接；所述引脚TXCT、RXCT、CHS GND接地；

所述以太网物理层收发器包括引脚TD_P、TD_N、RD_P、RD_N；

所述以太网物理层收发器的引脚TD_P通过第一共模滤波器的1脚输入信号，从第一共模滤波器的2脚输出信号至集成RJ-45接口的引脚TD+，以太网物理层收发器的引脚TD_N通过第一共模滤波器的4脚输入信号，从第一共模滤波器的3脚输出信号至集成RJ-45接口的引脚TD-；

所述集成RJ-45接口的引脚RD+通过第二共模滤波器的2脚输入信号，从第二共模滤波器的1脚输出信号至以太网物理层收发器的引脚RD_P，集成RJ-45接口的引脚RD-通过第二共模滤波器的3脚输入信号，从第二共模滤波器的4脚输出信号至以太网物理层收发器的引脚RD_N。

需要说明的是，通过上述改进，为抑制信号干扰，在以太网物理层收发器和集成RJ-45接口之间连接共模滤波器。所述集成RJ-45接口包括两组双绞线，分别为TD+和TD-、RD+和RD-，每组双绞线连接一组共模滤波器。所述以太网物理层收发器的引脚TD_P、TD_N通过第一共模滤波器输出信号至集成RJ-45接口的引脚TD+、TD-；所述集成RJ-45接口的引脚RD+和RD-通过第二共模滤波器输出信号至以太网物理层收发器的引脚RD_P、RD_N。

所述共模滤波器的型号为WE744232261，有4个脚，分别为1脚、2脚、3脚、4脚，当频率为100MHz时，共模滤波器的阻抗为260欧姆，最大工作电流为0.31A。本实施例不限于采用型号为WE744232261的共模滤波器。

第一共模滤波器的1脚与以太网物理层收发器的引脚TD_P连接，2脚与集成RJ-45接口的引脚TD+连接，3脚与集成RJ-45接口的引脚TD-连接，4脚与以太网物理层收发器的引脚TD_N连接。

第二共模滤波器的1脚与以太网物理层收发器的引脚RD_P连接，2脚与集成RJ-45接口的引脚RD+连接，3脚与集成RJ-45接口的引脚RD-连接，4脚与以太网物理层收发器的引脚RD_N连接。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述磁珠的型号为WE742792653；所述磁珠的一端与以太网物理层收发器的LED信号连接，磁珠的另一端与LED信号灯的负极连接，LED信号灯的正极接地；两组所述LED信号灯分别为绿灯和黄灯。

需要说明的是，通过上述改进，两组所述磁珠分别为FB1、FB2，所述磁珠WE742792653连接在以太网物理层收发器与LED信号灯之间，当频率为100MHz时，磁珠的阻抗为600欧姆，工作电流最大为0.3A。本实施例不限于采用型号为WE742792653的磁珠，频率为100MHz时，磁珠的阻抗不低于50欧姆即可。

磁珠FB1的一端连接以太网物理层收发器，另一端与其中一组LED信号灯的负极连接，该LED信号灯的正极接地；磁珠FB2的一端连接以太网物理层收发器，另一端与另一组LED信号灯的负极连接，该LED信号灯的正极接地。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图2所示，本实施例的集成RJ-45接口上未设置LED信号灯，则无需连接磁珠。但以太网物理层收发器与集成RJ-45接口之间连接的两组共模滤波器不变。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图3所示，本实施例的RJ-45接口不集成网络变压器，与以太网物理层收发器连接，包括RJ-45接口、四组共模滤波器、网络变压器、两组磁珠、两组LED信号灯；所述四组共模滤波器分别为第一共模滤波器、第二共模滤波器、第三共模滤波器、第四共模滤波器；所述以太网物理层收发器分别通过第一共模滤波器、第二共模滤波器与网络变压器连接，所述网络变压器分别通过第三共模滤波器、第四共模滤波器与RJ-45接口连接；

所述网络变压器的型号为H16101MC，但不限于该型号，其包括引脚TD+、TD-、RD+、RD-、TX+、TX-、RX+、RX-、CT1、CT2、CT3、CT4；引脚CT1、引脚CT2分别接+3.3V电源，并接入电容滤波；引脚CT3、引脚CT4分别连接一个75欧姆的电阻，RJ-45接口的4脚、5脚并联后连接一个75欧姆的电阻，RJ-45接口的7脚、8脚并联后连接一个75欧姆的电阻，上述四个75欧姆的电阻另一端共同连接一个2.2nF/2kV的电容，该电容另一端接地。两组所述磁珠分别为FB3、FB4。

需要说明的是，通过上述改进，其中第一共模滤波器的1脚与以太网物理层收发器的引脚TD_P连接，2脚与网络变压器的引脚TD+连接，3脚与网络变压器的引脚TD-连接，4脚与以太网物理层收发器的引脚TD_N连接。

第二共模滤波器的1脚与以太网物理层收发器的引脚RD_P连接，2脚与网络变压器的引脚RD+连接，3脚与网络变压器的引脚RD-连接，4脚与以太网物理层收发器的引脚RD_N连接。

第三共模滤波器的1脚与网络变压器的引脚TX+连接，2脚与RJ-45接口的1脚连接，3脚与RJ-45接口的2脚连接，4脚与网络变压器的引脚TX-连接。

第四共模滤波器的1脚与网络变压器的引脚RX+连接，2脚与RJ-45接口的3脚连接，3脚与RJ-45接口的6脚连接，4脚与网络变压器的引脚RX-连接。

磁珠FB3的一端与以太网物理层收发器连接，该磁珠的另一端与其中一组LED信号灯的负极连接，该LED信号灯的正极与RJ-45接口的9脚连接。

磁珠FB4的一端与以太网物理层收发器连接，该磁珠的另一端与另一组LED信号灯的负极连接，该LED信号灯的正极与RJ-45接口的11脚连接。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图4所示，本实施例的RJ-45接口不集成网络变压器和LED信号灯，即未在RJ-45接口上设置LED信号灯，则无需连接磁珠。但以太网物理层收发器与RJ-45接口之间连接的四组共模滤波器和网络变压器与实施例5相同。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。