CN104348470A - 用于以太网络的传输电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于以太网络的传输电路，其包含四个传输元件组。对于各传输元件组，第一电容器与第一电感器串联，第一电感器通过第一传输线耦接至以太网络连接器，第一电容器通过第二传输线耦接至以太网络芯片；第二电容器与第二电感器串联，第二电感器通过第三传输线耦接至以太网络连接器，第二电容器通过第四传输线耦接至以太网络芯片；第一元件组耦接于第一电容器与第一电感器间的第一接点与第二电容器与第二电感器间的第二接点之间；以及第二元件组耦接于第二传输线与第四传输线之间。通过本发明的传输电路可自动化生产，减少生产成本，并且可提供以太网络传输中必要的信号耦合及直流隔离，提供突波保护功能。
Description
技术领域
本发明关于一种用于以太网络的传输电路。更具体而言，本发明的传输电路可取代传统以太网络设备的变压器，以提供以太网络传输中必要的信号耦合及直流隔离。此外，本发明传输电路中部分的元件组设计还可提供额外的突波保护功能。
背景技术
随着网络科技的蓬勃发展，以太网络（Ethernet）相关产品已充斥于人们的日常生活。目前市面上的以太网络装置中的变压器需通过人工方式进行生产，故生产所需的成本相当高。另外，市面上的以太网络装置亦并未具有突波保护功能，以防止因环境中雷击、静电或电源开关动作所产生电压突波。
有鉴于此，如何提供一种可自动化生产并用于以太网络的传输电路，以取代传统的变压器，并提供突波保护功能，乃为此一业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可自动化生产并用于以太网络的传输电路，以取代传统的变压器。
本发明的技术方案是，提供一种用于以太网络的传输电路。该传输电路包含四个传输元件组。各传输元件组耦接至一以太网络连接器以及一以太网络芯片间。各传输元件组包含一第一电容器、一第二电容器、一第一电感器、一第二电感器、一第一传输线、一第二传输线、一第三传输线、一第四传输线、一第一元件组及一第二元件组。各传输元件组的该第一电容器与该第一电感器串联，并耦接于该第一传输线与该第二传输线之间。该第一电感器通过该第一传输线耦接至该以太网络连接器以及该第一电容器通过该第二传输线耦接至该以太网络芯片。各传输元件组的该第二电容器与该第二电感器串联，并耦接于该第三传输线及该第四传输线之间。该第二电感器通过该第三传输线耦接至该以太网络连接器以及该第二电容器通过该第四传输线耦接至该以太网络芯片。各传输元件组的该第一元件组耦接于该第一电容器与该第一电感器间的一第一接点与该第二电容器与该第二电感器间的一第二接点之间。各传输元件组的该第二元件组耦接于该第二传输线与该第四传输线之间。
通过本发明的传输电路可自动化生产，减少生产成本，并且可提供以太网络传输中必要的信号耦合及直流隔离，提供突波保护功能。
附图说明
图1是本发明第一实施例的以太网络应用电路1的示意图。
图2A-图2F是用于以太网络应用电路1的第一元件组EA1的示意图。
图3A-图3D是用于以太网络应用电路1的第二元件组EA2的示意图。
图4是本发明第二实施例的以太网络应用电路4的示意图。
图5A-图5C是用于以太网络应用电路4的第二元件组EA2的示意图。
主要符合说明
1 以太网络应用电路 4 以太网络应用电路
11 以太网络连接器 13 传输电路
13a 传输元件组 15 以太网络芯片
C1 第一电容器 C2 第二电容器
C3 第三电容器 C4 第四电容器
C5 第五电容器 C6 第六电容器
R1 第一电阻器 R2 第二电阻器
R3 第三电阻器 R4 第三电阻器
G1 第一接地端 G2 第二接地端
L1 第一电感器 L2 第二电感器
L3 第三电感器 L4 第四电感器
EA1 第一元件组 EA2 第二元件组
GDT1 第一气体放电管 GDT2 第二气体放电管
VDR1 第一压敏电阻 VDR2 第二压敏电阻
TSPD1 第一半导体放电管 TSPD2 第二半导体放电管
T1 第一传输线 T2 第二传输线
T3 第三传输线 T4第四传输线
TVS1 第一单向瞬态抑制二极管
TVS2 第二单向瞬态抑制二极管
BTVS1 第一双向瞬态抑制二极管
BTVS2 第二双向瞬态抑制二极管
具体实施方式
以下的实施例是用以举例说明本发明的技术内容，并非用以限制本发明的范围。需说明的是，以下实施例及图式中，与本发明无关的元件已省略而未绘示，且图式中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。
本发明的第一实施例如图1，其是本发明的以太网络应用电路1的示意图。以太网络应用电路1包含一以太网络连接器11、一传输电路13及一以太网络芯片15。
以太网络连接器11可为一具有RJ-45接口的以太网络连接器，其包含Tx0+接脚、Tx0-接脚、Tx1+接脚、Tx1-接脚、Tx2+接脚、Tx2-接脚、Tx3+接脚及Tx3-接脚。以太网络芯片15可为各厂商的芯片，例如：瑞昱半导体股份有限公司的RTL8201芯片，其包含MD0+接脚、MD0-接脚、MD1+接脚、MD1-接脚、MD2+接脚、MD2-接脚、MD3+接脚及MD3-接脚。由于本发明的主要技术内容着重于传输电路13，且所属技术领域中具有通常知识者可轻易根据随后的叙述，轻易了解本发明的传输电路13如何取代传统以太网络应用电路中的变压器，耦接于以太网络连接器11及以太网络芯片15间，故在此不再针对以太网络连接器11及以太网络芯片15加以赘述。
传输电路13包含四个传输元件组13a。各传输元件组13a耦接至以太网络连接器11以及以太网络芯片15间。各传输元件组13a包含一第一电容器C1、一第二电容器C2、一第一电感器L1、一第二电感器L2、一第一传输线T1、一第二传输线T2、一第三传输线T3、一第四传输线T4、一第一元件组EA1以及一第二元件组EA2。
各传输元件组13a的第一电容器C1与第一电感器L1串联，并耦接于第一传输线T1与第二传输线T2之间。第一电感器L1通过第一传输线T1耦接至以太网络连接器11，以及第一电容器C1通过第二传输线T2耦接至以太网络芯片15。各传输元件组13a的第二电容器C2与第二电感器L2串联，并耦接于第三传输线T3及第四传输线T4之间。第二电感器L2通过第三传输线T3连接至以太网络连接器11，以及第二电容器C2通过第四传输线T4连接至以太网络芯片15。各传输元件组13a的第一元件组EA1耦接于第一电容器C1与第一电感器L1间的一第一接点P1与第二电容器C2与第二电感器L2间的一第二接点P2之间。各传输元件组13a的第二元件组EA2耦接于第二传输线T2与第四传输线T4之间。
此外，各传输元件组13a的第一元件组EA1还耦接至一第一接地端G1，以及第二元件组EA2还耦接至一第二接地端G2。须说明的是，第一接地端G1指装置外壳的接地端，亦即外部接地端；然而，第二接地端G2指公共接地端，亦即内部接地端，通常电压为0伏特（V）。
传输电路13可通过于一印刷电路板（printed circuit board，PCB）上依图1的电路连接方式耦接第一电容器C1、第二电容器C2、第一电感器L1、第二电感器L2、一第一元件组EA1以及一第二元件组EA2，并自PCB上引出24支接脚来实现。据此，传输电路13可取代传统以太网络应用电路中的变压器，耦接于以太网络连接器11及以太网络芯片15间，以提供以太网络传输中必要的信号耦合及直流隔离。传输电路13亦可通过将电容器与电感器整合成单一元件的工艺方式来实现，例如：采用共烧陶瓷技术。再者，传输电路13亦可采用半导体工艺，将电容器与电感器制作于同一硅基板上来实现。
于一实施态样中，第一元件组EA1可设计如图2A所示，其包含一第三电感器L3及一第四电感器L4。第三电感器L3耦接于第一接点P1与第一接地端G1之间，以及第四电感器L4耦接于第二接点P2与第一接地端G1之间。第一电容器C1及第二电容器C2是一无极性的电容器，可提供信号耦合及直流隔离的效果，且电容值介于5至35纳法（nF）间。此外，第一电感器L1、第二电感器L2、第三电感器L3及一第四电感器L4的电感值介于5至35微亨（uH）间。第一电感器L1、第二电感器L2、第三电感器L3以及第四电感器L4可在特定频率下提供阻抗匹配，并提供一稳定的直流准位。
于另一实施态样中，第一元件组EA1可设计如图2B至图2D所示，使用具有开关或钳位特性的元件，以提供突波保护功能。于图2B中，各传输元件组13的第一元件组EA1包含一第一气体放电管GDT1及一第二气体放电管GDT2。第一气体放电管GDT1耦接于第一接点P1与第一接地端G1之间，以及第二气体放电管GDT2耦接于第二接点P2与第一接地端G1之间。于图2C中，各传输元件组13的第一元件组EA1包含一第一压敏电阻VDR1及一第二压敏电阻VDR2。第一压敏电阻VDR1耦接于第一接点P1与第一接地端G1之间，以及第二压敏电阻VDR2耦接于第二接点P2与第一接地端G1之间。于图2D中，各传输元件组13a的第一元件组EA1包含一第一半导体放电管TSPD1及一第二半导体放电管TSPD2。第一半导体放电管TSPD1耦接于第一接点P1与第一接地端G1之间，以及第二半导体放电管TSPD2耦接于第二接点P2与第一接地端G1之间。
此外，于另一实施态样中，第一元件组EA1可设计如图2E至图2F所示，以提供阻抗匹配，但无法提供突波保护功能。于图2E中，各传输元件组13a的第一元件组EA1包含一第一电阻器R1及一第二电阻器R2。第一电阻器R1耦接于第一接点P1与第一接地端G1之间，以及第二电阻器R2耦接于第二接点P2与第一接地端G1之间。于图2F中，各传输元件组13的第一元件组EA1包含一第三电容器C3及一第四电容器C4。第三电容器C3耦接于第一接点P1与第一接地端G1之间，以及第四电容器C4耦接于第二接点P2与第一接地端G1之间。
于另一实施态样中，第二元件组EA2可设计如图3A至图3C所示，使用具有开关或钳位特性的元件，以提供突波保护功能。于图3A中，各传输元件组13a的第二元件组EA2包含一第一单向瞬态抑制二极管TVS1、一第二单向瞬态抑制二极管TVS2、一第一快速反应二极管D1及一第二快速反应二极管D2。第一单向瞬态抑制二极管TVS1与第二单向瞬态抑制二极管TVS2反向串联且耦接于第二传输线T2与第四传输线T4之间。第一快速反应二极管D1与第二快速反应二极管D2反向并联且耦接于单向第一瞬态抑制二极管TVS1与单向第二瞬态抑制二极管TVS2间的一第三接点P3与一第二接地端G2之间。
于图3B中，各传输元件组13a的第二元件组EA2包含一第一双向瞬态抑制二极管BTVS1以及一第二双向瞬态抑制二极管BTVS2。第一双向瞬态抑制二极管BTVS1与第二双向瞬态抑制二极管BTVS2串联且耦接于第二传输线T2与第四传输线T4之间。第一双向瞬态抑制二极管BTVS1与第二双向瞬态抑制二极管BTVS2间的第三接点P3耦接至第二接地端G2。
此外，于另一实施态样中，第二元件组EA2可设计如图3C至图3D所示，以提供阻抗匹配，但无法提供突波保护功能。于图3C中，各传输元件组13a的第二元件组EA2包含一第三电阻器R3以及一第四电阻器R4。第三电阻器R3与第四电阻器R4串联且耦接于第二传输线T2与第四传输线T4之间。第三电阻器R3与第四电阻器R4间的第三接点P3耦接至第二接地端G2。于图3D中，各传输元件组13a的第二元件组EA2包含一第五电容器C5以及一第六电容器C6。第五电容器C5与第六电容器C6串联且耦接于第二传输线T2与第四传输线T4之间。第五电容器C5与第六电容器C6间的第三接点P3耦接至第二接地端G2。第五电容器C5及第六电容器C6亦是一无极性的电容器，且电容值介于5至35纳法（nF）间。
须说明的是，本发明各传输元件组13a，可采用图2A-图2F其中之一的第一元件组EA1与图3A-图3D其中之一的第二元件组EA2的任一组合。当采用图2B至图2D其中之一的第一元件组EA1或图3A至图3B其中之一的第二元件组EA2时，则传输电路13具有突波保护功能。
本发明的第二实施例如图4，其是本发明的以太网络应用电路4的示意图。以太网络应用电路4包含一以太网络连接器11、一传输电路13及一以太网络芯片15。不同于第一实施例，于本实施例中，传输电路13的各传输元件组13a的第二元件组EA2无须耦接至第二接地端G2。
于本实施例中，传输电路13亦可通过于一印刷电路板上依图4的电路连接方式耦接第一电容器C1、第二电容器C2、第一电感器L1、第二电感器L2、一第一元件组EA1以及一第二元件组EA2，并自印刷电路板（PCB）上引出20支接脚来实现。据此，传输电路13可取代传统以太网络应用电路中的变压器，耦接于以太网络连接器11及以太网络芯片15间，以提供以太网络传输中必要的信号耦合及直流隔离。类似地，传输电路13亦可通过将电容器与电感器整合成单一元件的工艺方式来实现，例如：采用共烧陶瓷技术。再者，传输电路13亦可采用半导体工艺，将电容器与电感器制作于同一硅基板上来实现。
于一实施态样中，第二元件组EA2可设计如图5A至图5C所示，以提供阻抗匹配，但未具备突波保护功能。于图5A中，各传输元件组13a的第二元件组EA2包含第一双向瞬态抑制二极管BTVS1。第一双向瞬态抑制二极管BTVS1耦接于第二传输线T2与第四传输线T4之间。于图5B中，各传输元件组13A的第二元件组EA2包含一第三电阻器R3。第三电阻器R3耦接于第二传输线T2与第四传输线T4之间。于图5C中，各传输元件组13A的第二元件组EA2包含一第五电容器C5。第五电容器C5耦接于第二传输线T2与第四传输线T4之间。
类似地，本发明各传输元件组13a，可采用图2A-图2F其中之一的第一元件组EA1与图5A-图5C其中之一的第二元件组EA2的任一组合。当采用图2B至图2D其中之一的第一元件组EA1时，则传输电路13具有突波保护功能。
综上所述，相较于传统以太网络装置中的变压器，本发明的传输电路可自动化生产，减少生产成本。再者，本发明的传输电路可提供以太网络传输中必要的信号耦合及直流隔离，并提供突波保护功能。
上述的实施例仅用来列举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属本发明所主张的范畴。
Claims (17)
1.一种用于以太网络的传输电路，其特征在于，所述传输电路包含：
四个传输元件组，所述传输元件组耦接至一以太网络连接器以及一以太网络芯片间；其中：
所述传输元件组包含一第一电容器、一第二电容器、一第一电感器、一第二电感器、一第一传输线、一第二传输线、一第三传输线、一第四传输线、一第一元件组及一第二元件组；
所述传输元件组的该第一电容器与该第一电感器串联，并耦接于该第一传输线与该第二传输线之间，该第一电感器通过该第一传输线耦接至该以太网络连接器以及该第一电容器通过该第二传输线耦接至该以太网络芯片；
所述传输元件组的该第二电容器与该第二电感器串联，并耦接于该第三传输线及该第四传输线之间，该第二电感器通过该第三传输线耦接至该以太网络连接器以及该第二电容器通过该第四传输线耦接至该以太网络芯片；
所述传输元件组的该第一元件组耦接于该第一电容器与该第一电感器间的一第一接点与该第二电容器与该第二电感器间的一第二接点之间；以及
所述传输元件组的该第二元件组耦接于该第二传输线与该第四传输线之间。
2.如权利要求1所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第一元件组包含一第三电感器及一第四电感器，该第三电感器耦接于该第一接点与一第一接地端之间，以及该第四电感器耦接于该第二接点与该第一接地端之间。
3.如权利要求1所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第一元件组包含一第一气体放电管及一第二气体放电管，该第一气体放电管耦接于该第一接点与一第一接地端之间，以及该第二气体放电管耦接于该第二接点与该第一接地端之间。
4.如权利要求1所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第一元件组包含一第一压敏电阻及一第二压敏电阻，该第一压敏电阻耦接于该第一接点与一第一接地端之间，以及该第二压敏电阻耦接于该第二接点与该第一接地端之间。
5.如权利要求1所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第一元件组包含一第一半导体放电管及一第二半导体放电管，该第一半导体放电管耦接于该第一接点与一第一接地端之间，以及该第二半导体放电管耦接于该第二接点与该第一接地端之间。
6.如权利要求1所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第一元件组包含一第一电阻器及一第二电阻器，该第一电阻器耦接于该第一接点与一第一接地端之间，以及该第二电阻器耦接于该第二接点与该第一接地端之间。
7.如权利要求1所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第一元件组包含一第三电容器及一第四电容器，该第三电容器耦接于该第一接点与一第一接地端之间，以及该第四电容器耦接于该第二接点与该第一接地端之间。
8.如权利要求2至7中任一项所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第二元件组包含一第一单向瞬态抑制二极管、一第二单向瞬态抑制二极管、一第一快速反应二极管及一第二快速反应二极管，该第一单向瞬态抑制二极管与该第二单向瞬态抑制二极管反向串联且耦接于该第二传输线与该第四传输线之间，以及该第一快速反应二极管与该第二快速反应二极管反向并联且耦接于该单向第一瞬态抑制二极管与该单向第二瞬态抑制二极管间的一第三接点与一第二接地端之间。
9.如权利要求2至7中任一项所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第二元件组包含一第一双向瞬态抑制二极管以及一第二双向瞬态抑制二极管，该第一双向瞬态抑制二极管与该第二双向瞬态抑制二极管串联且耦接于该第二传输线与该第四传输线之间，以及该第一双向瞬态抑制二极管与该第二双向瞬态抑制二极管间的一第三接点耦接至一第二接地端。
10.如权利要求2至7中任一项所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第二元件组包含一第一双向瞬态抑制二极管，该第一双向瞬态抑制二极管耦接于该第二传输线与该第四传输线之间。
11.如权利要求2至7中任一项所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第二元件组包含一第三电阻器以及一第四电阻器，该第三电阻器与该第四电阻器串联且耦接于该第二传输线与该第四传输线之间，以及该第三电阻器与该第四电阻器间的一第三接点耦接至一第二接地端。
12.如权利要求2至7中任一项所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第二元件组包含一第五电容器以及一第六电容器，该第五电容器与该第六电容器串联且耦接于该第二传输线与该第四传输线之间，以及该第五电容器与该第六电容器间的一第三接点耦接至一第二接地端。
13.如权利要求2至7中任一项所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第二元件组包含一第三电阻器，该第三电阻器耦接于该第二传输线与该第四传输线之间。
14.如权利要求2至7中任一项所述的传输电路，其特征在于，所述传输元件组的该第二元件组包含一第五电容器，该第五电容器耦接于该第二传输线与该第四传输线之间。
15.如权利要求1所述的传输电路，其特征在于，该第一电容器及该第二电容器是一无极性的电容器。
16.如权利要求15所述的传输电路，其特征在于，该第一电容器的一电容值及该第二电容器的一电容值介于5至35纳法间。
17.如权利要求1所述的传输电路，其特征在于，该第一电感器的一电感值、该第二电感器的一电感值、该第三电感器的一电感值及该第四电感器的一电感值介于5至35微亨间。
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