TWI558124B - 用於乙太網路之傳輸電路 - Google Patents

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Description

用於乙太網路之傳輸電路
本發明係關於一種用於乙太網路之傳輸電路。更具體而言，本發明之傳輸電路可取代傳統乙太網路設備的變壓器，以提供乙太網路傳輸中必要的訊號耦合及直流隔離。此外，本發明傳輸電路中部份的元件組設計更可提供額外的突波保護功能。
隨著網路科技的蓬勃發展，乙太網路(Ethernet)相關產品已充斥於人們的日常生活。目前市面上的乙太網路裝置中的變壓器需藉由人工方式進行生產，故生產所需的成本相當高。另外，市面上的乙太網路裝置亦並未具有突波保護功能，以防止因環境中雷擊、靜電或電源開關動作所產生電壓突波。
有鑑於此，如何提供一種可自動化生產並用於乙太網路之傳輸電路，以取代傳統的變壓器，並提供突波保護功能，乃為此一業界亟待解決的問題。
本發明之一目的在於提供一種可自動化生產並用於乙太網路之傳輸電路，以取代傳統的變壓器。
為達上述目的，本發明揭露一種用於一乙太網路之傳輸電路。該傳輸電路包含四個傳輸元件組。各該傳輸元件組耦接至一乙太網路連接器以及一乙太網路晶片間。各該傳輸元件組包含一第一電容器、一第二電容器、一第一電感器、一第二電感器、一第一傳輸線、一第二傳輸線、一第三傳輸線、一第四傳輸線、一第一元件組及一第二元件組。各該傳輸元件組之該第一電容器與該第一電感器串聯，並耦接於該第一傳輸線與該第二傳輸線之間。該第一電感器透過該第一傳輸線耦接至該乙太網路連接器以及該第一電容器透過該第二傳輸線耦接至該乙太網路晶片。 各該傳輸元件組之該第二電容器與該第二電感器串聯，並耦接於該第三傳輸線及該第四傳輸線之間。該第二電感器透過該第三傳輸線耦接至該乙太網路連接器以及該第二電容器透過該第四傳輸線耦接至該乙太網路晶片。各該傳輸元件組之該第一元件組耦接於該第一電容器與該第一電感器間之一第一接點與該第二電容器與該第二電感器間之一第二接點之間。各該傳輸元件組之該第二元件組耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間。
為讓上述目的、技術特徵、和優點能更明顯易懂，下文係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。
1‧‧‧乙太網路應用電路
4‧‧‧乙太網路應用電路
11‧‧‧乙太網路連接器
13‧‧‧傳輸電路
13a‧‧‧傳輸元件組
15‧‧‧乙太網路晶片
C1‧‧‧第一電容器
C2‧‧‧第二電容器
C3‧‧‧第三電容器
C4‧‧‧第四電容器
C5‧‧‧第五電容器
C6‧‧‧第六電容器
R1‧‧‧第一電阻器
R2‧‧‧第二電阻器
R3‧‧‧第三電阻器
R4‧‧‧第三電阻器
G1‧‧‧第一接地端
G2‧‧‧第二接地端
L1‧‧‧第一電感器
L2‧‧‧第二電感器
L3‧‧‧第三電感器
L4‧‧‧第四電感器
EA1‧‧‧第一元件組
EA2‧‧‧第二元件組
TVS1‧‧‧第一單向瞬態抑制二極體
TVS2‧‧‧第二單向瞬態抑制二極體
BTVS1‧‧‧第一雙向瞬態抑制二極體
BTVS2‧‧‧第二雙向瞬態抑制二極體
GDT1‧‧‧第一氣體放電管
GDT2‧‧‧第二氣體放電管
VDR1‧‧‧第一壓敏電阻
VDR2‧‧‧第二壓敏電阻
TSPD1‧‧‧第一半導體放電管
TSPD2‧‧‧第二半導體放電管
T1‧‧‧第一傳輸線
T2‧‧‧第二傳輸線
T3‧‧‧第三傳輸線
T4‧‧‧第四傳輸線
第1圖係本發明第一實施例之乙太網路應用電路1之示意圖。
第2A-2F圖係用於乙太網路應用電路1之第一元件組EA1之示意圖。
第3A-3D圖係用於乙太網路應用電路1之第二元件組EA2之示意圖。
第4圖係本發明第二實施例之乙太網路應用電路4之示意圖。
第5A-5C圖係用於乙太網路應用電路4之第二元件組EA2之示意圖。
以下之實施例係用以舉例說明本發明之技術內容，並非用以限制本發明之範圍。需說明者，以下實施例及圖式中，與本發明無關之元件已省略而未繪示，且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。
本發明之第一實施例如第1圖，其係本發明之乙太網路應用電路1之示意圖。乙太網路應用電路1包含一乙太網路連接器11、一傳輸電路13及一乙太網路晶片15。
乙太網路連接器11可為一具有RJ-45介面之乙太網路連接器，其包含Tx0+接腳、Tx0-接腳、Tx1+接腳、Tx1-接腳、Tx2+接腳、Tx2-接腳、Tx3+接腳及Tx3-接腳。乙太網路晶片15 可為各廠商之晶片，例如：瑞昱半導體股份有限公司之RTL8201晶片，其包含MD0+接腳、MD0-接腳、MD1+接腳、MD1-接腳、MD2+接腳、MD2-接腳、MD3+接腳及MD3-接腳。由於本發明之主要技術內容係著重於傳輸電路13，且所屬技術領域中具有通常知識者可輕易根據隨後之敘述，輕易瞭解本發明之傳輸電路13如何取代傳統乙太網路應用電路中之變壓器，耦接於乙太網路連接器11及乙太網路晶片15間，故在此不再針對乙太網路連接器11及乙太網路晶片15加以贅述。
傳輸電路13包含四個傳輸元件組13a。各傳輸元件組13a耦接至乙太網路連接器11以及乙太網路晶片15間。各傳輸元件組13a包含一第一電容器C1、一第二電容器C2、一第一電感器L1、一第二電感器L2、一第一傳輸線T1、一第二傳輸線T2、一第三傳輸線T3、一第四傳輸線T4、一第一元件組EA1以及一第二元件組EA2。
各傳輸元件組13a之第一電容器C1與第一電感器L1串聯，並耦接於第一傳輸線T1與第二傳輸線T2之間。第一電感器L1透過第一傳輸線T1耦接至乙太網路連接器11，以及第一電容器C1透過第二傳輸線T2耦接至乙太網路晶片15。各傳輸元件組13a之第二電容器C2與第二電感器L2串聯，並耦接於第三傳輸線T3及第四傳輸線T4之間。第二電感器L2透過第三傳輸線T3連接至乙太網路連接器11，以及第二電容器C2透過第四傳輸線T4連接至乙太網路晶片15。各傳輸元件組13a之第一元件組EA1耦接於第一電容器C1與第一電感器L1間之一第一接點P1與第二電容器C2與第二電感器L2間之一第二接點P2之間。各傳輸元件組13a之第二元件組EA2耦接於第二傳輸線T2與第四傳輸線T4之間。
此外，各傳輸元件組13a之第一元件組EA1更耦接至一第一接地端G1，以及第二元件組EA2更耦接至一第二接地端G2。須說明者，第一接地端G1係指裝置外殼之接地端，亦即外部接地端；然而，第二接地端G2係指共通接地端，亦即內部接地 端，通常電壓為0伏特(V)。
傳輸電路13可藉由於一印刷電路板(printed circuit board；PCB)上依第1圖的電路連接方式耦接第一電容器C1、第二電容器C2、第一電感器L1、第二電感器L2、一第一元件組EA1以及一第二元件組EA2，並自PCB上引出24支接腳來實現。據此，傳輸電路13可取代傳統乙太網路應用電路中之變壓器，耦接於乙太網路連接器11及乙太網路晶片15間，以提供乙太網路傳輸中必要的訊號耦合及直流隔離。傳輸電路13亦可透過將電容器與電感器整合成單一元件的製程方式來實現，例如：採用共燒陶瓷技術。再者，傳輸電路13亦可採用半導體製程，將電容器與電感器製作於同一矽基板上來實現。
於一實施態樣中，第一元件組EA1可設計如第2A圖所示，其包含一第三電感器L3及一第四電感器L4。第三電感器L3耦接於第一接點P1與第一接地端G1之間，以及第四電感器L4耦接於第二接點P2與第一接地端G1之間。第一電容器C1及第二電容器C2係一無極性的電容器，可提供訊號耦合及直流隔離的效果，且電容值介於5至35納法(nF)間。此外，第一電感器L1、第二電感器L2、第三電感器L3及一第四電感器L4之電感值介於5至35微亨(uH)間。第一電感器L1、第二電感器L2、第三電感器L3以及第四電感器L4可在特定頻率下提供阻抗匹配，並提供一穩定的直流準位。
於另一實施態樣中，第一元件組EA1可設計如第2B至2D圖所示，使用具有開關或鉗位特性的元件，以提供突波保護功能。於第2B圖中，各傳輸元件組13之第一元件組EA1包含一第一氣體放電管GDT1及一第二氣體放電管GDT2。第一氣體放電管GDT1耦接於第一接點P1與第一接地端G1之間，以及第二氣體放電管GDT2耦接於第二接點P2與第一接地端G1之間。於第2C圖中，各傳輸元件組13之第一元件組EA1包含一第一壓敏電阻VDR1及一第二壓敏電阻VDR2。第一壓敏電阻VDR1耦接於第一接點P1與第一接地端G1之間，以及第二壓敏電阻VDR2耦 接於第二接點P2與第一接地端G1之間。於第2D圖中，各傳輸元件組13a之第一元件組EA1包含一第一半導體放電管TSPD1及一第二半導體放電管TSPD2。第一半導體放電管TSPD1耦接於第一接點P1與第一接地端G1之間，以及第二半導體放電管TSPD2耦接於第二接點P2與第一接地端G1之間。
此外，於另一實施態樣中，第一元件組EA1可設計如第2E至2F圖所示，以提供阻抗匹配，但無法提供突波保護功能。於第2E圖中，各傳輸元件組13a之第一元件組EA1包含一第一電阻器R1及一第二電阻器R2。第一電阻器R1耦接於第一接點P1與第一接地端G1之間，以及第二電阻器R2耦接於第二接點P2與第一接地端G1之間。於第2F圖中，各傳輸元件組13之第一元件組EA1包含一第三電容器C3及一第四電容器C4。第三電容器耦接於第一接點P1與第一接地端G1之間，以及第四電容器C4耦接於第二接點P2與第一接地端G1之間。
於另一實施態樣中，第二元件組EA2可設計如第3A至3C圖所示，使用具有開關或鉗位特性的元件，以提供突波保護功能。於第3A圖中，各傳輸元件組13a之第二元件組EA2包含一第一單向瞬態抑制二極體TVS1、一第二單向瞬態抑制二極體TVS2、一第一快速反應二極體D1及一第二快速反應二極體D2。第一單向瞬態抑制二極體TVS1與第二單向瞬態抑制二極體TVS2反向串聯且耦接於第二傳輸線T2與第四傳輸線T4之間。第一快速反應二極體D1與第二快速反應二極體D2反向並聯且耦接於單向第一瞬態抑制二極體TVS1與單向第二瞬態抑制二極體TVS2間之一第三接點P3與一第二接地端G2之間。
於第3B圖中，各傳輸元件組13a之第二元件組EA2包含一第一雙向第一瞬態抑制二極體BTVS1以及一第二雙向二瞬態抑制二極體BTVS2。第一雙向瞬態抑制二極體BTVS1與第二雙向瞬態抑制二極體BTVS2串聯且耦接於第二傳輸線T2與第四傳輸線T4之間。第一雙向瞬態抑制二極體BTVS1與第二雙向瞬態抑制二極體BTVS2間之第三接點P3耦接至第二接地端G2。
此外，於另一實施態樣中，第二元件組EA2可設計如第3C至3D圖所示，以提供阻抗匹配，但無法提供突波保護功能。於第3C圖中，各傳輸元件組13a之第二元件組EA2包含一第三電阻器R3以及一第四電阻器R4。第三電阻器R3與第四電阻器R4串聯且耦接於第二傳輸線T2與第四傳輸線T4之間。第三電阻器R3與第四電阻器R4間之第三接點P3耦接至第二接地端G2。於第3D圖中，各傳輸元件組13a之第二元件組EA2包含一第五電容器C5以及一第六電容器C6。第五電容器C5與第六電容器C6串聯且耦接於第二傳輸線T2與第四傳輸線T4之間。第五電容器C5與第六電容器C6間之第三接點P3耦接至第二接地端G2。第五電容器C5及第六電容器C6亦一無極性的電容器，且電容值介於5至35納法(nF)間。
須說明者，本發明各傳輸元件組13a，可採用第2A-2F圖其中之一的第一元件組EA1與第3A-3D圖其中之一的第二元件組EA2的任一組合。當採用第2B至2D圖其中之一的第一元件組EA1或第3A至3B圖其中之一的第二元件組EA2時，則傳輸電路13具有突波保護功能。
本發明之第二實施例如第4圖，其係本發明之乙太網路應用電路4之示意圖。乙太網路應用電路4包含一乙太網路連接器11、一傳輸電路13及一乙太網路晶片15。不同於第一實施例，於本實施例中，傳輸電路13之各傳輸元件組13a之第二元件組EA2無須耦接至第二接地端G2。
於本實施例中，傳輸電路13亦可藉由於一印刷電路板上依第4圖的電路連接方式耦接第一電容器C1、第二電容器C2、第一電感器L1、第二電感器L2、一第一元件組EA1以及一第二元件組EA2，並自PCB上引出20支接腳來實現。據此，傳輸電路13可取代傳統乙太網路應用電路中之變壓器，耦接於乙太網路連接器11及乙太網路晶片15間，以提供乙太網路傳輸中必要的訊號耦合及直流隔離。類似地，傳輸電路13亦可透過將電容器與電感器整合成單一元件的製程方式來實現，例如：採用共燒 陶瓷技術。再者，傳輸電路13亦可採用半導體製程，將電容器與電感器製作於同一矽基板上來實現。
於一實施態樣中，第二元件組EA2可設計如第5A至5C圖所示，以提供阻抗匹配，但未具備突波保護功能。於第5A圖中，各傳輸元件組13a之第二元件組EA2包含第一雙向瞬態抑制二極體BTVS1。第一雙向瞬態抑制二極體BTVS1耦接於第二傳輸線T2與第四傳輸線T4之間。於第5B圖中，各傳輸元件組13A之第二元件組EA2包含一第三電阻器R3。第三電阻器R3耦接於第二傳輸線T2與第四傳輸線T4之間。於第5C圖中，各傳輸元件組13A之第二元件組EA2包含一第五電容器C5。第五電容器C5耦接於第二傳輸線T2與第四傳輸線T4之間。
類似地，本發明各傳輸元件組13a，可採用第2A-2F圖其中之一的第一元件組EA1與第5A-5C圖其中之一的第二元件組EA2的任一組合。當採用第2B至2D圖其中之一的第一元件組EA1時，則傳輸電路13具有突波保護功能。
綜上所述，相較於傳統乙太網路裝置中的變壓器，本發明之傳輸電路可自動化生產，減少生產成本。再者，本發明之傳輸電路可提供乙太網路傳輸中必要的訊號耦合及直流隔離，並提供突波保護功能。
上述之實施例僅用來列舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬本發明所主張之範疇。
1‧‧‧乙太網路應用電路
11‧‧‧乙太網路連接器
13‧‧‧傳輸電路
13a‧‧‧傳輸元件組
15‧‧‧乙太網路晶片
C1‧‧‧第一電容器
C2‧‧‧第二電容器
G1‧‧‧第一接地端
G2‧‧‧第二接地端
L1‧‧‧第一電感器
L2‧‧‧第二電感器
EA1‧‧‧第一元件組
EA2‧‧‧第二元件組
T1‧‧‧第一傳輸線
T2‧‧‧第二傳輸線
T3‧‧‧第三傳輸線
T4‧‧‧第四傳輸線

Claims (11)

  1. 一種用於一乙太網路之傳輸電路，包含：四個傳輸元件組，各該傳輸元件組耦接至一乙太網路連接器以及一乙太網路晶片間；其中：各該傳輸元件組包含一第一電容器、一第二電容器、一第一電感器、一第二電感器、一第一傳輸線、一第二傳輸線、一第三傳輸線、一第四傳輸線、一第一元件組及一第二元件組；各該傳輸元件組之該第一電容器與該第一電感器串聯，並耦接於該第一傳輸線與該第二傳輸線之間，該第一電感器透過該第一傳輸線耦接至該乙太網路連接器以及該第一電容器透過該第二傳輸線耦接至該乙太網路晶片；各該傳輸元件組之該第二電容器與該第二電感器串聯，並耦接於該第三傳輸線及該第四傳輸線之間，該第二電感器透過該第三傳輸線耦接至該乙太網路連接器以及該第二電容器透過該第四傳輸線耦接至該乙太網路晶片；各該傳輸元件組之該第一元件組耦接於該第一電容器與該第一電感器間之一第一接點與該第二電容器與該第二電感器間之一第二接點之間，且該第一元件組由一第三電感器及一第四電感器所組成，該第三電感器耦接於該第一接點與一第一接地端之間，以及該第四電感器耦接於該第二接點與該第一接地端之間；以及各該傳輸元件組之該第二元件組耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間。
  2. 如請求項1所述之傳輸電路，其中各該傳輸元件組之該第二元件組包含一第一單向瞬態抑制二極體、一第二單向瞬態抑制二極體、一第一快速反應二極體及一第二快速反應二極體，該第一單向瞬態抑制二極體與該第二單向瞬態抑制二極體反向串聯且耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間，以 及該第一快速反應二極體與該第二快速反應二極體反向並聯且耦接於該單向第一瞬態抑制二極體與該單向第二瞬態抑制二極體間之一第三接點與一第二接地端之間。
  3. 如請求項1所述之傳輸電路，其中各該傳輸元件組之該第二元件組包含一第一雙向第一瞬態抑制二極體以及一第二雙向瞬態抑制二極體，該第一雙向瞬態抑制二極體與該第二雙向瞬態抑制二極體串聯且耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間，以及該第一雙向瞬態抑制二極體與該第二雙向瞬態抑制二極體間之一第三接點耦接至一第二接地端。
  4. 如請求項1所述之傳輸電路，其中各該傳輸元件組之該第二元件組包含一第一雙向瞬態抑制二極體，該第一雙向瞬態抑制二極體耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間。
  5. 如請求項1所述之傳輸電路，其中各該傳輸元件組之該第二元件組包含一第三電阻器以及一第四電阻器，該第三電阻器與該第四電阻器串聯且耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間，以及該第三電阻器與該第四電阻器間之一第三接點耦接至一第二接地端。
  6. 如請求項1所述之傳輸電路，其中各該傳輸元件組之該第二元件組包含一第五電容器以及一第六電容器，該第五電容器與該第六電容器串聯且耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間，以及該第五電容器與該第六電容器間之一第三接點耦接至一第二接地端。
  7. 如請求項1所述之傳輸電路，其中各該傳輸元件組之該第二元件組包含一第三電阻器，該第三電阻器耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間。
  8. 如請求項1所述之傳輸電路，其中各該傳輸元件組之該第二元件組包含一第五電容器，該第五電容器耦接於該第二傳輸線與該第四傳輸線之間。
  9. 如請求項1所述之傳輸電路，其中該第一電容器及該第二電容器係一無極性的電容器。
  10. 如請求項9所述之傳輸電路，其中該第一電容器之一電容值及該第二電容器之一電容值介於5至35納法(nF)間。
  11. 如請求項1所述之傳輸電路，其中該第一電感器之一電感值、該第二電感器之一電感值、該第三電感器之一電感值及該第四電感器之一電感值介於5至35微亨(uH)間。
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