O que é uma porta RJ45 em uma PCB?

Desde a introdução do Ethernet, a porta RJ-45 (ou conector RJ-45) tornou-se o padrão para conectar LANs com fio em ambientes comerciais. Quando usados em PCBs e em versões para montagem em painel, esses conectores vêm em dois formatos comuns: magjack e não magjack, e existem algumas opções de conectores especializados que oferecem classificações superiores de proteção contra ingresso. Embora um uso comum seja em equipamentos de rede doméstica, hoje, é comum ver um conector Ethernet ao lado de um conector de fibra em dispositivos embutidos, computadores de montagem em rack e computadores de placa única.

Tipos de Portas RJ-45

Nem todas as portas RJ-45 são criadas iguais. Dependendo das necessidades do seu projeto, você pode encontrar vários tipos, cada um com características que se adequam a um ambiente ou aplicação específica. Abaixo, vamos dar uma olhada em alguns dos tipos mais comuns.

1. Porta RJ-45 Única

O conector fêmea RJ-45 (também conhecido como jack RJ-45) é projetado para receber um plugue macho RJ-45 em um cabo Ethernet. Esses conectores são usados quando um dispositivo precisa apenas de uma única porta Ethernet ou de um pequeno número de portas Ethernet. Esses dispositivos podem ser não blindados e terão uma caixa de plástico, o que significa que eles não podem fornecer conexão a um cabo Ethernet blindado. Conectores blindados também estão disponíveis, que podem se conectar a um cabo blindado ou ao chassis dentro de um dispositivo.

2. Jacks RJ-45 Multi-Porta

Muitos dispositivos de rede terão grupos de portas agrupadas juntas em um único componente. Esses jacks multi-porta são mais frequentemente magjacks que se montam em uma PCB como componentes through-hole e contêm LEDs indicadores para cada porta. Jacks multi-porta geralmente suportam taxas de dados Gbps (1000Base-T).

Terminação de Porta RJ-45

Aqueles que estão familiarizados com o design de Ethernet ou com os padrões de Ethernet saberão que as vias Rx e Tx do Ethernet devem ser terminadas em algum lugar na PCB antes de uma conexão ser feita com a porta RJ-45. A terminação é realizada com um conjunto de bobinas magnéticas e indutores acoplados, bem como uma rede de resistores no lado de saída do circuito de terminação. Isso é chamado de "terminação Bob Smith" e fornece isolamento galvânico, supressão de ruído de modo comum e correspondência de impedância para a porta RJ-45 e o cabo.

O circuito de terminação magnética pode ser construído a partir de componentes discretos, particularmente através do uso de um transformador Ethernet e indutor de modo comum Ethernet. No entanto, muitas portas RJ-45 hoje incluem o circuito de terminação magnética incorporado no conector, conhecido como conector magjack. Para localizar esses conectores, certifique-se de procurar por RJ-45 magjack no Octopart.

Note que as interfaces Ethernet gigabit usarão 4 pares de sinais e preencherão todos os pinos na porta RJ-45. Isso resultará no diagrama acima tendo 4 circuitos de terminação magnética em vez de 2.

Porque o circuito de terminação impõe isolamento galvânico, o esquema de aterramento é tipicamente projetado com um aterramento de chassi e um aterramento de sistema. Cometer erros nisso pode criar uma falha de EMC, seja devido a falha no teste de ESD ou emissões irradiadas. Para aprender mais sobre terminação magnética e a estratégia de aterramento necessária em cada caso, leia este artigo em Altium Resources.

Portas RJ-45 na PCB

Ao conectar uma porta RJ-45 no final de um cabo Ethernet, existem dois esquemas padrões a seguir: T568A e T568B. Cada um é usado para diferentes propósitos, mas a principal diferença reside em como os fios são emparelhados. Portas RJ-45 na PCB terão um pinout que é totalmente independente do uso de um esquema T568A ou T568B. Por exemplo, se você olhar em uma folha de dados de um magjack RJ-45, você verá um diagrama que mostra a ligação da numeração dos pinos do cabo com a numeração dos pinos da PCB através do circuito de terminação magnética.

Além disso, em portas RJ-45 blindadas, pode haver outros 4 pinos para alimentar os dois LEDs nas laterais do corpo do conector. Esses LEDs devem receber energia do lado do GND do sistema do circuito de terminação. Um exemplo para o JX0026D21NL da Pulse é mostrado abaixo.

Onde Você Encontrará Portas RJ-45

De casas a ambientes industriais, as portas RJ-45 são essenciais para manter a comunicação estável entre dispositivos. Vamos explorar alguns de seus usos mais comuns.

1. Computação Embarcada

Muitos dispositivos embarcados optam por não usar a rede sem fio, preferindo a rede cabeada sobre cobre ou fibra. Dispositivos embarcados de alta computação que fazem parte de uma rede maior podem apresentar RJ-45 para conexões de cobre e um receptáculo transceptor SFP para conexões de fibra.

2. Centros de Dados

Os centros de dados dependem fortemente de conexões cabeada e ópticas para manter a transmissão de dados de alta velocidade entre servidores e sistemas de armazenamento. Portas RJ-45 e cabos Ethernet são usados para links de menor distância e largura de banda, enquanto links de maior velocidade e maior distância usarão fibra óptica ou interconexões de cobre ativo (por exemplo, através de cabos twinax) para interconexões entre clusters de servidores que exigem muito mais processamento e computação.

3. Aplicações Industriais

Em fabricação, energia, automação e outros ambientes industriais, portas RJ-45 blindadas são usadas para transmissão de dados entre produção e ativos de computação. Esses conectores podem ser versões robustas de conectores de montagem em painel com altas classificações IP para garantir que possam resistir à entrada e danos mecânicos.

4. Redes Domésticas

As portas RJ-45 são igualmente importantes em redes domésticas. Computadores, roteadores e modems geralmente utilizam portas RJ-45 não blindadas como uma solução de baixo custo para conectar dispositivos. Como esses sistemas são tipicamente construídos de plástico e não possuem uma conexão com a terra ou GND do chassis, eles não precisam usar uma porta RJ-45 blindada.

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Perguntas Frequentes Sobre Portas RJ-45

Abaixo, abordamos algumas questões adicionais sobre portas RJ-45. Explore mais perguntas frequentes, depois compare portas RJ-45 em Octopart.com para determinar qual delas melhor atenderá às suas necessidades. 

Uma porta RJ-45 pode ser usada para PoE (Power over Ethernet)?

As portas RJ-45 padrão usadas em cabos Ethernet podem ser usadas para PoE, mas uma porta RJ45 compatível com PoE deve ser usada na PCB. Power over Ethernet permite a transmissão de dados e energia elétrica por um único cabo Ethernet, o que elimina a necessidade de fontes de energia separadas para dispositivos de rede como câmeras IP, telefones VoIP e pontos de acesso sem fio. Muitas portas RJ-45 modernas, especialmente aquelas usadas em cabos Cat6 ou superiores, são compatíveis com PoE, mas apenas se o receptáculo na PCB for projetado para trabalhar com PoE.

Qual é a diferença entre uma porta RJ-45 blindada e uma não blindada?

Uma porta RJ-45 blindada é montada com uma carcaça metálica que protege contra interferência eletromagnética (EMI). O uso de conectores com carcaça metálica é padrão em sistemas que possuem um chassi metálico, pois a blindagem metálica pode ser conectada ao GND do chassi. Isso permite o uso de um cabo Ethernet blindado, embora se deva notar que a blindagem precisa ser conectada ao GND do chassi e/ou sistema em cada extremidade do link para fornecer qualquer proteção contra EMI sem também causar um novo problema de emissões conduzidas ou irradiadas.

Posso usar uma porta RJ-45 para aplicações não Ethernet?

Embora as portas RJ-45 sejam primariamente usadas para redes Ethernet, elas também podem ser utilizadas em aplicações não Ethernet, como comunicação serial, telecomunicações ou configurações de cabos personalizadas. No entanto, dependendo da aplicação, esses casos de uso podem requerer diferentes arranjos de fiação ou adaptadores. Por exemplo, switches e roteadores de montagem em rack podem incluir uma porta serial (RS232) sobre uma porta RJ45 não terminada (sem magjack). Tenha cuidado com esse uso, pois a saída desses cabos é tipicamente não filtrada, e qualquer ruído de modo comum no cabo pode resultar em uma falha no teste de EMC.