Ethernetの導入以来、RJ-45ポート(またはRJ-45ジャック)は、商業環境で有線LANを接続する標準となっています。PCBやパネルマウントバージョンで使用される場合、これらのコネクタには、マグジャックと非マグジャックの2つの一般的な形式があり、優れた進入保護等級を提供する特殊なコネクタオプションもあります。一般的には家庭用ネットワーク機器で使用されますが、今日では、組み込みデバイス、ラックマウントコンピュータ、シングルボードコンピュータにおいて、Ethernetコネクタがファイバーコネクタと並んで一般的に見られます。
RJ-45ポートはすべてが同じではありません。プロジェクトのニーズに応じて、特定の環境やアプリケーションに適した機能を備えたさまざまなタイプに遭遇するかもしれません。以下では、最も一般的なタイプのいくつかを見ていきます。
RJ-45メスコネクタ(通称、RJ-45ジャック)は、イーサネットケーブルのRJ-45オスプラグを受け入れるように設計されています。これらのコネクタは、デバイスが単一のイーサネットポートまたは少数のイーサネットポートのみを必要とする場合に使用されます。これらのデバイスは非シールドであり、プラスチック製のケーシングを持っているため、シールドされたイーサネットケーブルへの接続を提供することはできません。シールドされたコネクタも利用可能で、シールドケーブルやデバイス内のシャーシに接続できます。
多くのネットワーキングデバイスには、単一のコンポーネントにまとめられたポートのグループがあります。これらのマルチポートジャックは、ほとんどがPCBにスルーホールコンポーネントとして取り付けられるマグジャックであり、各ポートにはインジケーターLEDが含まれています。マルチポートジャックは一般にGbpsデータレート(1000Base-T)をサポートできます。
Ethernetの設計やEthernetの規格に詳しい方は、EthernetのRxおよびTxレーンは、RJ-45ポートに接続される前にPCB上のどこかで終端されなければならないことをご存知でしょう。終端は、磁気チョークと結合インダクタのセット、および終端回路の出力側にある抵抗ネットワークで行われます。これは「Bob Smith終端」と呼ばれ、RJ-45ポートおよびケーブルへの絶縁、共通モードノイズの抑制、およびインピーダンスマッチングを提供します。
磁気終端回路は、イーサネットトランスおよびイーサネット共通モードチョークの使用を通じて、特に個別のコンポーネントから構築することができます。しかし、今日の多くのRJ-45ポートには、マグジャックコネクタとして知られる磁気終端回路がコネクタに組み込まれています。これらのコネクタを探すには、OctopartでRJ-45マグジャックを検索してください。
ギガビットイーサネットインターフェースは4対の信号を使用し、RJ-45ポートのすべてのピンを使用するため、上記の図では2つではなく4つの磁気終端回路が必要になります。
終端回路が絶縁を強制するため、接地方式は通常、シャーシグラウンドとシステムグラウンドで設計されます。これを誤ると、ESDテストの失敗や放射性放出のためにEMCの失敗を引き起こす可能性があります。各ケースでの磁気終端と必要な接地戦略についてもっと学ぶには、Altium Resourcesのこの記事を読んでください。
イーサネットケーブルの端にRJ-45ポートを配線する場合、T568AとT568Bの2つの標準的なスキームがあります。それぞれが異なる目的で使用されますが、主な違いはワイヤーのペアリング方法にあります。PCB上のRJ-45ポートは、T568AまたはT568Bスキームの使用とは完全に独立したピン配置を持ちます。例えば、RJ-45マグジャックのデータシートを見ると、磁気終端回路を介してケーブルピン番号とPCBピン番号のリンクを示す図が表示されます。
さらに、シールドされたRJ-45ポートには、コネクタ本体の両側にある2つのLEDを電源供給するための別の4ピンがある場合があります。これらのLEDは、終端回路のシステムGND側から電力を受け取るべきです。PulseのJX0026D21NLの例を以下に示します。
家庭から産業環境に至るまで、RJ-45ポートはデバイス間の安定した通信を維持する上で不可欠です。ここでは、その最も一般的な用途をいくつか探ってみましょう。
多くの組み込みデバイスは、無線ネットワーキングではなく、銅または光ファイバーを介した有線ネットワーキングを選択します。大規模ネットワークの一部である高計算能力の組み込みデバイスは、銅接続用のRJ-45と、光ファイバー接続用のSFPトランシーバーレセプタクルを備えている場合があります。
データセンターは、サーバーやストレージシステム間で高速データ伝送を維持するために、有線および光接続に大きく依存しています。RJ-45ポートとイーサネットケーブリングは、短距離、低帯域幅のリンクに使用されますが、より高速で長距離のリンクでは、サーバークラスター間の接続には、より大きな処理能力と計算能力が求められるため、光ファイバーやアクティブ銅インターコネクト(例:ツインアックスケーブリングを介して)が使用されます。
製造、エネルギー、自動化、その他の産業設定では、生産とコンピューティング資産間のデータ伝送に、シールドされたRJ-45ポートが使用されます。これらのコネクタは、高いIP評価を持つパネルマウントコネクタの頑丈なバージョンであり、侵入や機械的損傷に耐えられるように設計されています。
RJ-45ポートは、ホームネットワーキングにおいても同じくらい重要です。コンピュータ、ルータ、モデムは通常、デバイスを接続する低コストのソリューションとして、遮蔽されていないRJ-45ポートを使用します。これらのシステムは通常、プラスチック製であり、アース接続やシャーシGNDを持っていないため、遮蔽されたRJ-45ポートを使用する必要はありません。
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以下では、RJ-45ポートに関する追加の質問に対処しています。さらにFAQを探索し、Octopart.comでRJ-45ポートを比較して、あなたのニーズに最適なものを決定してください。
Ethernetケーブルに使用される標準のRJ-45ポートは、PoEに使用することができますが、PCB上で使用するにはPoE対応のRJ45ポートを使用する必要があります。Power over Ethernetは、データと電力を単一のEthernetケーブルを介して伝送することを可能にし、IPカメラ、VoIP電話、無線アクセスポイントなどのネットワークデバイスに別々の電源が不要になります。特にCat6以上のケーブリングで使用される多くの現代のRJ-45ポートはPoE対応ですが、PCB上の受け口がPoEをサポートするように設計されている場合に限ります。
シールド付きRJ-45ポートは、電磁干渉(EMI)から保護するために金属製のハウジングで組み立てられています。金属製のハウジングコネクターの使用は、金属製のシャーシを持つシステムで標準です。なぜなら、金属シールドをシャーシGNDに接続することができるからです。これにより、シールド付きEthernetケーブルを使用することができますが、EMIに対するシールドを提供するためには、リンクの両端でシールドをシャーシおよび/またはシステムGNDに接続する必要があることに注意する必要があります。これは、新たな導電性または放射性の放出問題を引き起こさないようにするためです。
RJ-45ポートは主にイーサネットネットワーキングに使用されますが、シリアル通信、電気通信、またはカスタムケーブル構成などの非イーサネットアプリケーションにも使用できます。ただし、アプリケーションによっては、異なる配線配置やアダプターが必要になる場合があります。例えば、ラックマウント型のネットワークスイッチやルーターには、未終端(ノンマグジャック)のRJ45ポートを介したシリアルポート(RS232)が含まれていることがあります。この使用法には注意が必要です。なぜなら、これらのケーブルの出力は通常フィルタリングされておらず、ケーブル上の共通モードノイズがEMCテストの失敗につながる可能性があるからです。