Ethernet 防雷及ESD二极管保护设计

1.以太网
Ethernet 防雷及 ESD 保护设计
以太网是现有局域网中最常见的通信协议标准 Xerox 并由公司创建 Xerox、Intel 和 DEC 公司联合开发的基带局域网规范。它包括标准以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s）和 10G（10Gbit/s）以太网。都符合 IEEE802.3。



2.以太网防护方案的应用背景
随着电信行业和工业控制行业竞争的日益激烈，电信服务和通信产品供应商对电信设备供应商提供的高可靠性网络设备的需求也相对增加。过压和各种静电的危害通常是由：雷击、接近电线和直接接触电源线或用户设备故障引起的。这些危害可能危及电信网络设备用户和维护人员。因此，电信设备供应商降低电信系统的维护成本，提高电信系统的可靠性，以提高设备的抗过压和过流能力。
3.100M 以太网口
100Mbps 快速以太网标准分为100BASE－TX 、100BASE－FX、100BASE－T4 三个子类。以 100BASE－TX 例如，它是一种用途 5 快速以太网技术无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。用于传输 4B/5B 信号频率为编码模式 125MHz。符合 EIA586 的 5 类布线标准和 IBM 的 SPT 1 类布线标准。使用同 10BASE－T 相同的 RJ－45 连接器。其最大网段长度为 100 米。支持全双工数据传输。
PMA(Physical Media Attachment)采用MLT-3电平，编码遵循NRZ形式。100Base-TX接口信号在1时产生电平跳变，而在0时信号电平保持不变。所以100Base-TX接口信号有三个电平，眼图中的一个UI两只眼睛会出现。


保护方案1：
特点:方案选择一级**GDT气体放电管**,通过开关式气体放电管将涌电流排放到地面，或以热量形式消除放电管电极之关的惰性气体电光弧，
充分利用网络变压器的电感特性，起到去藕隔离的作用.
第二级使用ESD二极管装置能吸收残留频率成分的浪涌IPP下钳位电压降至8V左右，以太网芯片处于安全保护状态！
若防雷等级需要打空(4、5、7、8)PIN,和1、2、3、6PIN设计相同。
符合标准：
符合IEC61000-4-2 (ESD): Air - 15kV, Contact - 8kV 低结间电容 : 3pF Typical
TU-T K.21 (10/700 μ S) 阻抗(40Ω ) 差馍:1.0KV 共模:6.0KV器件选择
气体放电管：GDT/SMD1812-091 1812 2KA
ESD二极管装置：ESDSLVU2.8-4 SOP-8
保护方案二：

特点：
与方案1相比，防浪涌等级更高，气放管共模差模全保护，适用于充分暴露的直接雷区。
符合标准：
IEC61000-4-5 1.2/50 & 8/20μ S 阻抗(2Ω ) 差馍:6KV 共馍:6KV IEC61000-4-2 (ESD): Air - 15kV, Contact - 8kV
器件选择：
气放管：YINT 3R090-8L ESD: ESDSRVLC05-4
1.1000M 以太网口：
千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术，为用户提高核心网络带来了有效的解决方案。这种解决方案的最大优势是继承了传统以太技术价格低廉的优势。
千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z 和 IEEE802.3ab。IEEE802.3z 制定了光纤与短程铜线连接方案的标准。IEEE802.3ab 在五种双绞线上制定了长距离连接方案的标准。
以1000Base-T以接口为例，采用4D-PAM5编码方法。在垂直轴上使用5电平PAM编码，每个传输码符号
-2.-1、0、1、2中的一个符合，所以每个码元代表2比特信息(4电平中的每个电平代表2位，还有一个前向纠错码FEC) 这比二电平编码提高了带宽利用率，并将波特率和所需信号带宽一半.但是多个电平编码需要多个位置A/D,D/A转换采用更高的传输信噪比和更好的接收平衡性能。

眼图：

气体放电管和esd二极管应用保护方案：

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