Was ist ein RJ45-Anschluss auf einer Leiterplatte?

Seit der Einführung von Ethernet ist der RJ-45-Anschluss (oder RJ-45-Buchse) zum Standard für die Verbindung von verkabelten LANs in kommerziellen Umgebungen geworden. Bei Verwendung auf PCBs und in Panel-Montage-Versionen kommen diese Steckverbinder in zwei gängigen Formaten vor: Magjack und Nicht-Magjack, und es gibt einige spezialisierte Steckverbinderoptionen, die überlegene Schutzarten gegen Eindringen bieten. Während eine häufige Nutzung in Heimnetzwerkgeräten liegt, ist es heute üblich, einen Ethernet-Anschluss neben einem Glasfaseranschluss in eingebetteten Geräten, Rack-Mount-Computern und Einplatinencomputern zu sehen.

Arten von RJ-45-Anschlüssen

Nicht alle RJ-45-Anschlüsse sind gleich. Je nach den Bedürfnissen Ihres Projekts könnten Sie auf verschiedene Typen stoßen, von denen jeder Merkmale aufweist, die für eine bestimmte Umgebung oder Anwendung geeignet sind. Unten werfen wir einen Blick auf einige der gängigsten Typen.

1. Einzelner RJ-45-Anschluss

Der RJ-45 Buchsenstecker (auch bekannt als RJ-45 Buchse) ist dafür ausgelegt, einen RJ-45 Stecker eines Ethernet-Kabels aufzunehmen. Diese Steckverbinder werden verwendet, wenn ein Gerät nur einen einzelnen Ethernet-Port oder eine kleine Anzahl von Ethernet-Ports benötigt. Diese Geräte können ungeschirmt sein und haben ein Kunststoffgehäuse, was bedeutet, dass sie keine Verbindung zu einem geschirmten Ethernet-Kabel herstellen können. Es sind auch geschirmte Steckverbinder erhältlich, die eine Verbindung zu einem geschirmten Kabel oder zum Gehäuseinneren eines Geräts herstellen können.

2. RJ-45 Mehrfachanschlussbuchsen

Viele Netzwerkgeräte haben Gruppen von Anschlüssen, die in einer einzigen Komponente zusammengefasst sind. Diese Mehrfachanschlussbuchsen sind meistens Magjacks, die als Durchsteckkomponenten auf einer PCB montiert werden und für jeden Anschluss LED-Anzeigen enthalten. Mehrfachanschlussbuchsen können in der Regel Datenraten von Gbps (1000Base-T) unterstützen.

RJ-45 Portabschluss

Diejenigen, die mit Ethernet-Design oder mit Ethernet-Standards vertraut sind, wissen, dass die Ethernet Rx- und Tx-Leitungen irgendwo auf der Leiterplatte beendet werden müssen, bevor eine Verbindung zum RJ-45-Port hergestellt wird. Die Terminierung erfolgt mit einem Satz magnetischer Drosseln und gekoppelter Induktoren sowie einem Widerstandsnetzwerk auf der Ausgangsseite des Terminierungskreises. Dies wird als "Bob Smith Terminierung" bezeichnet und bietet galvanische Isolation, Unterdrückung von Gleichtaktstörungen und Impedanzanpassung an den RJ-45-Port und das Kabel.

Der magnetische Terminierungskreis könnte aus diskreten Komponenten aufgebaut werden, insbesondere durch die Verwendung eines Ethernet-Transformators und eines Ethernet-Gleichtakt-Drossels. Viele RJ-45-Ports enthalten heute jedoch den magnetischen Terminierungskreis, der in den Stecker integriert ist, bekannt als Magjack-Stecker. Um diese Stecker zu finden, stellen Sie sicher, dass Sie nach RJ-45 Magjack auf Octopart suchen.

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Beachten Sie, dass Gigabit-Ethernet-Schnittstellen 4 Paare von Signalen verwenden werden und alle Pins am RJ-45-Port belegen werden. Dies führt dazu, dass das obige Diagramm 4 magnetische Terminierungskreise anstelle von 2 aufweist.

Da der Abschlusskreis eine galvanische Trennung erzwingt, wird das Erdungsschema typischerweise mit einem Chassis-Erdanschluss und einem System-Erdanschluss entworfen. Ein Fehler hierbei kann zu einem EMC-Versagen führen, entweder aufgrund eines Fehlers bei der ESD-Prüfung oder aufgrund von abgestrahlten Emissionen. Um mehr über die Abschlusstechnik bei Magnetik und die erforderliche Erdungsstrategie in jedem Fall zu erfahren, lesen Sie diesen Artikel bei Altium Resources.

RJ-45-Anschlüsse auf der Leiterplatte

Beim Verdrahten eines RJ-45-Anschlusses am Ende eines Ethernet-Kabels gibt es zwei Standard-Schemata, denen man folgen kann: T568A und T568B. Jedes wird für unterschiedliche Zwecke verwendet, aber der Hauptunterschied liegt darin, wie die Drähte gepaart sind. RJ-45-Anschlüsse auf der Leiterplatte haben eine Pinbelegung, die völlig unabhängig von der Verwendung eines T568A- oder T568B-Schemas ist. Wenn Sie beispielsweise in einem RJ-45-Magjack-Datenblatt nachsehen, werden Sie ein Diagramm sehen, das die Verbindung der Kabelstiftnummerierung mit der PCB-Stiftnummerierung über den magnetischen Abschlusskreis zeigt.

Zusätzlich könnten bei abgeschirmten RJ-45-Anschlüssen noch 4 weitere Pins vorhanden sein, um die zwei LEDs an den Seiten des Steckergehäuses mit Strom zu versorgen. Diese LEDs sollten Strom von der System-GND-Seite des Abschlusskreises erhalten. Ein Beispiel für den JX0026D21NL von Pulse wird unten gezeigt.

Wo Sie RJ-45-Anschlüsse finden

Von Wohnhäusern bis zu industriellen Umgebungen sind RJ-45-Anschlüsse unerlässlich, um eine stabile Kommunikation zwischen Geräten aufrechtzuerhalten. Lassen Sie uns einige ihrer häufigsten Verwendungen erkunden.

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1. Eingebettete Systeme

Viele eingebettete Geräte verzichten auf die Nutzung von drahtloser Netzwerktechnik zugunsten von verkabelten Netzwerken über Kupfer oder Glasfaser. Hochleistungs-eingebettete Geräte, die Teil eines größeren Netzwerks sind, können RJ-45 für Kupferverbindungen und einen SFP-Transceiver-Empfänger für Glasfaserverbindungen aufweisen.

2. Rechenzentren

Rechenzentren verlassen sich stark auf verkabelte und optische Verbindungen, um eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über Server und Speichersysteme aufrechtzuerhalten. RJ-45-Anschlüsse und Ethernet-Kabel werden für kürzere Distanzen und geringere Bandbreitenverbindungen verwendet, während für höhere Geschwindigkeiten und längere Distanzen optische Fasern oder aktive Kupferverbindungen (z.B. über Twinax-Kabel) für Verbindungen zwischen Serverclustern, die eine viel größere Verarbeitungs- und Rechenleistung benötigen, eingesetzt werden.

3. Industrielle Anwendungen

In der Fertigung, Energie, Automatisierung und anderen industriellen Einstellungen werden abgeschirmte RJ-45-Anschlüsse für die Datenübertragung zwischen Produktions- und Rechenressourcen verwendet. Diese Steckverbinder können robuste Versionen von Paneelmontage-Steckverbindern mit hohen IP-Bewertungen sein, um sicherzustellen, dass sie dem Eindringen und mechanischen Schäden standhalten können.

4. Heimnetzwerke

RJ-45-Anschlüsse sind auch im Heimnetzwerk sehr wichtig. Computer, Router und Modems verwenden typischerweise ungeschirmte RJ-45-Anschlüsse als kostengünstige Lösung für die Verbindung von Geräten. Da diese Systeme in der Regel aus Kunststoff gefertigt sind und weder eine Erdverbindung noch ein Chassis GND besitzen, benötigen sie keinen geschirmten RJ-45-Anschluss.

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Häufig gestellte Fragen zu RJ-45-Anschlüssen

Im Folgenden haben wir einige zusätzliche Fragen zu RJ-45-Anschlüssen beantwortet. Erkunden Sie weitere FAQs, vergleichen Sie dann RJ-45-Anschlüsse auf Octopart.com, um zu bestimmen, welcher am besten Ihren Bedürfnissen entspricht. 

Kann ein RJ-45-Anschluss für PoE (Power over Ethernet) verwendet werden?

Die standardmäßigen RJ-45-Anschlüsse, die bei Ethernet-Kabeln verwendet werden, können für PoE genutzt werden, aber ein PoE-kompatibler RJ45-Anschluss muss auf der Leiterplatte verwendet werden. Power over Ethernet ermöglicht die Übertragung von Daten und elektrischer Energie über ein einziges Ethernet-Kabel, was die Notwendigkeit separater Stromquellen für Netzwerkgeräte wie IP-Kameras, VoIP-Telefone und drahtlose Zugangspunkte eliminiert. Viele moderne RJ-45-Anschlüsse, insbesondere jene, die in Cat6- oder höherwertigen Verkabelungen verwendet werden, sind PoE-kompatibel, aber nur, wenn die Buchse auf der Leiterplatte so gestaltet ist, dass sie mit PoE funktioniert.

Was ist der Unterschied zwischen einem geschirmten und einem ungeschirmten RJ-45-Anschluss?

Ein geschirmter RJ-45-Anschluss wird mit einem Metallgehäuse montiert, das vor elektromagnetischer Interferenz (EMI) schützt. Die Verwendung von Steckverbindern mit Metallgehäuse ist in Systemen mit einem Metallchassis standardmäßig, da die Metallabschirmung mit dem Chassis-GND verbunden werden kann. Dies ermöglicht die Verwendung eines geschirmten Ethernet-Kabels, obwohl zu beachten ist, dass die Abschirmung an jedem Ende des Links mit dem Chassis und/oder System-GND verbunden sein muss, um irgendeinen Schutz gegen EMI zu bieten, ohne gleichzeitig ein neues Problem mit geleiteten oder abgestrahlten Emissionen zu verursachen.

Kann ich einen RJ-45-Anschluss für Nicht-Ethernet-Anwendungen verwenden?

Obwohl RJ-45-Anschlüsse hauptsächlich für Ethernet-Netzwerke verwendet werden, können sie auch in Nicht-Ethernet-Anwendungen wie serieller Kommunikation, Telekommunikation oder benutzerdefinierten Kabelkonfigurationen eingesetzt werden. Je nach Anwendung können diese Einsatzfälle jedoch unterschiedliche Verkabelungsanordnungen oder Adapter erfordern. Beispielsweise können rackmontierte Netzwerk-Switches und Router einen seriellen Anschluss (RS232) über einen unterminierten (nicht-Magjack) RJ45-Anschluss enthalten. Seien Sie vorsichtig mit dieser Nutzung, da die Ausgabe auf diesen Kabeln typischerweise ungefiltert ist und jegliches gemeinsame Modusrauschen auf dem Kabel zu einem Versagen bei EMC-Tests führen könnte.