¿Qué es un puerto RJ45 en un PCB?

Desde la introducción de Ethernet, el puerto RJ-45 (o conector RJ-45) se ha convertido en el estándar para conectar LANs cableadas en entornos comerciales. Cuando se utilizan en PCBs y en versiones para montaje en panel, estos conectores vienen en dos formatos comunes: magjack y no magjack, y hay algunas opciones de conectores especializados que ofrecen calificaciones superiores de protección contra ingreso. Aunque un uso común es en equipos de red doméstica, hoy en día, es común ver un conector Ethernet junto a un conector de fibra en dispositivos embebidos, computadoras montables en rack y computadoras de placa única.

Tipos de Puertos RJ-45

No todos los puertos RJ-45 son iguales. Dependiendo de las necesidades de tu proyecto, podrías encontrarte con varios tipos, cada uno con características que se adaptan a un entorno o aplicación particular. A continuación, echaremos un vistazo a algunos de los tipos más comunes.

1. Puerto RJ-45 Simple

El conector hembra RJ-45 (también conocido como jack RJ-45) está diseñado para recibir un enchufe macho RJ-45 en un cable Ethernet. Estos conectores se utilizan cuando un dispositivo solo necesita un puerto Ethernet o un pequeño número de puertos Ethernet. Estos dispositivos pueden ser no blindados y tendrán una carcasa de plástico, lo que significa que no pueden proporcionar una conexión a un cable Ethernet blindado. También hay conectores blindados disponibles, que pueden conectarse a un cable blindado o al chasis dentro de un dispositivo.

2. Tomas RJ-45 de Múltiples Puertos

Muchos dispositivos de red tendrán grupos de puertos agrupados juntos en un solo componente. Estas tomas de múltiples puertos son más a menudo magjacks que se montan en un PCB como componentes de montaje superficial y contienen LEDs indicadores para cada puerto. Las tomas de múltiples puertos generalmente pueden soportar tasas de datos de Gbps (1000Base-T).

Terminación del Puerto RJ-45

Aquellos que estén familiarizados con el diseño de Ethernet o con los estándares de Ethernet sabrán que las líneas de recepción (Rx) y transmisión (Tx) de Ethernet deben terminarse en algún lugar en la PCB antes de hacer una conexión al puerto RJ-45. La terminación se realiza con un conjunto de bobinas magnéticas y inductores acoplados, así como una red de resistencias en el lado de salida del circuito de terminación. Esto se llama "terminación de Bob Smith" y proporciona aislamiento galvánico, supresión de ruido de modo común y adaptación de impedancia al puerto y cable RJ-45.

El circuito de terminación magnética podría construirse a partir de componentes discretos, particularmente mediante el uso de un transformador de Ethernet y un ahogador de modo común de Ethernet. Sin embargo, muchos puertos RJ-45 hoy en día incluyen el circuito de terminación magnética integrado en el conector, conocido como conector magjack. Para localizar estos conectores, asegúrate de buscar RJ-45 magjack en Octopart.

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Ten en cuenta que las interfaces de Ethernet gigabit utilizarán 4 pares de señales y ocuparán todos los pines del puerto RJ-45. Esto resultará en que el diagrama anterior tenga 4 circuitos de terminación magnética en lugar de 2.

Debido a que el circuito de terminación impone aislamiento galvánico, el esquema de conexión a tierra suele diseñarse con una tierra de chasis y una tierra de sistema. Cometer un error en esto puede provocar un fallo de EMC, ya sea por fallo en la prueba de ESD o por emisiones radiadas. Para aprender más sobre la terminación de magnéticos y la estrategia de conexión a tierra requerida en cada caso, lea este artículo en Recursos de Altium.

Puertos RJ-45 en el PCB

Cuando se cablea un puerto RJ-45 en el extremo de un cable Ethernet, hay dos esquemas estándar a seguir: T568A y T568B. Cada uno se utiliza para diferentes propósitos, pero la principal diferencia radica en cómo se emparejan los cables. Los puertos RJ-45 en el PCB tendrán un esquema de pines que es totalmente independiente del uso de un esquema T568A o T568B. Por ejemplo, si miras en la hoja de datos de un magjack RJ-45, verás un diagrama que muestra la vinculación de la numeración de pines del cable con la numeración de pines del PCB a través del circuito de terminación de magnéticos.

Además, en los puertos RJ-45 blindados, podría haber otros 4 pines para alimentar los dos LED en los lados del cuerpo del conector. Estos LED deberían recibir energía desde el lado de GND del sistema del circuito de terminación. A continuación, se muestra un ejemplo para el JX0026D21NL de Pulse.

Dónde Encontrarás Puertos RJ-45

Desde hogares hasta entornos industriales, los puertos RJ-45 son esenciales para mantener una comunicación estable entre dispositivos. Vamos a explorar algunos de sus usos más comunes.

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1. Computación Embebida

Muchos dispositivos embebidos prescinden del uso de redes inalámbricas en favor de redes cableadas sobre cobre o fibra. Dispositivos embebidos de alta computación que forman parte de una red más grande pueden incluir RJ-45 para conexiones de cobre y un receptáculo de transceptor SFP para conexiones de fibra.

2. Centros de Datos

Los centros de datos dependen en gran medida de conexiones cableadas y ópticas para mantener una transmisión de datos de alta velocidad a través de servidores y sistemas de almacenamiento. Los puertos RJ-45 y el cableado Ethernet se utilizan para enlaces de menor distancia y menor ancho de banda, mientras que enlaces de mayor velocidad y mayor distancia utilizarán fibra óptica o interconexiones de cobre activo (por ejemplo, a través de cableado twinax) para interconexiones entre clústeres de servidores que requieren mucho mayor procesamiento y computación.

3. Aplicaciones Industriales

En la fabricación, energía, automatización y otros entornos industriales, se utilizan puertos RJ-45 blindados para la transmisión de datos entre la producción y los activos informáticos. Estos conectores pueden ser versiones robustas de conectores de montaje en panel con altas calificaciones IP para asegurar que puedan resistir la entrada y el daño mecánico.

4. Redes Domésticas

Los puertos RJ-45 son igual de importantes en las redes domésticas. Las computadoras, routers y módems generalmente utilizan puertos RJ-45 no blindados como una solución de bajo costo para conectar dispositivos. Dado que estos sistemas generalmente están hechos de plástico y no tienen una conexión a tierra o GND del chasis, no necesitan usar un puerto RJ-45 blindado.

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Preguntas frecuentes sobre puertos RJ-45

A continuación, hemos abordado algunas preguntas adicionales sobre los puertos RJ-45. Explora más preguntas frecuentes, luego compara puertos RJ-45 en Octopart.com para determinar cuál se adapta mejor a tus necesidades. 

¿Se puede usar un puerto RJ-45 para PoE (Power over Ethernet)?

Los puertos RJ-45 estándar utilizados en los cables Ethernet pueden usarse para PoE, pero se debe utilizar un puerto RJ45 compatible con PoE en el PCB. Power over Ethernet permite la transmisión de datos y energía eléctrica a través de un único cable Ethernet, lo que elimina la necesidad de fuentes de alimentación separadas para dispositivos de red como cámaras IP, teléfonos VoIP y puntos de acceso inalámbricos. Muchos puertos RJ-45 modernos, especialmente aquellos utilizados en cables Cat6 o superiores, son compatibles con PoE, pero solo si el receptáculo en el PCB está diseñado para trabajar con PoE.

¿Cuál es la diferencia entre un puerto RJ-45 blindado y uno no blindado?

Un puerto RJ-45 blindado se ensambla con una carcasa metálica que protege contra la interferencia electromagnética (EMI). El uso de conectores con carcasa metálica es estándar en sistemas que tienen un chasis metálico, ya que el blindaje metálico puede conectarse al GND del chasis. Esto permite el uso de un cable Ethernet blindado, aunque se debe tener en cuenta que el blindaje necesita estar conectado al GND del chasis y/o del sistema en cada extremo del enlace para proporcionar cualquier protección contra la EMI sin también causar un nuevo problema de emisiones conducidas o radiadas.

¿Puedo usar un puerto RJ-45 para aplicaciones no Ethernet?

Aunque los puertos RJ-45 se utilizan principalmente para redes Ethernet, también pueden emplearse en aplicaciones no Ethernet como comunicación serial, telecomunicaciones o configuraciones de cables personalizadas. Sin embargo, dependiendo de la aplicación, estos casos de uso pueden requerir diferentes arreglos de cableado o adaptadores. Por ejemplo, los switches y routers de montaje en rack pueden incluir un puerto serial (RS232) sobre un puerto RJ45 no terminado (sin magjack). Ten cuidado con este uso porque la salida en estos cables es típicamente sin filtrar, y cualquier ruido de modo común en el cable podría resultar en un fallo en las pruebas de EMC.