Wie werden die +-2,5 V eines Twisted Pair verwendet, um eine 1 oder eine 0 zu senden?

Wenn der 100BASE-TX mit +-2,5 V läuft, bedeutet dies, dass der TX+-Draht 0 bis +2,5 V und der TX-Draht -2,5 V bis 0 verwendet?

Nicht gewöhnlich.

Was ist der Spannungsbereich, der 1 entspricht, und was ist der Spannungsbereich, der 0 entspricht?

Normalerweise würden Sie eine 0 mit beispielsweise TX+ = -2,5 V und TX- = +2,5 V übertragen. Und Sie würden eine 1 mit TX+ = +2,5 V und TX- = -2,5 V übertragen.

Während es, wie Andy sagt, theoretisch nicht wichtig ist, ob die beiden Signalleitungen unterschiedliche Vorspannungspunkte haben, ist es in der Praxis am einfachsten, einen Empfänger herzustellen, der die beiden Leitungen miteinander vergleicht. Damit wird jede Situation, in der RX+ > RX- als Eins interpretiert wird, und jede Situation, in der RX+ < RX- als Null empfangen wird.

Wer und wie wird dieser Bereich festgelegt?

Wie ich oben sagte, wird jede Situation, in der RX+ > RX- als Eins interpretiert wird, und jede Situation, in der RX+ < RX- als Null empfangen wird.

Die Vorgaben für die zulässige Gleichtaktspannung und Signalamplitude werden in der Regel auf Basis der verfügbaren Technologie (Halbleiterprozess und bekannte Schaltungsdesigns) so gewählt, dass alle Anwender ihre Schaltungen interoperabel gestalten können. Aber im Grunde ist dies eine willkürliche Auswahl für verschiedene Standards (LVDS, Ethernet usw.), basierend auf der Technologie, die voraussichtlich verwendet wird, um sie zu implementieren.

Wie wird das Rauschen entfernt?

Rauschen wird entfernt, da der Empfänger so konstruiert ist, dass er hauptsächlich nur auf die Differenz zwischen den Eingangsspannungen empfindlich reagiert und so wenig wie möglich auf die Gleichtaktspannung der Eingänge reagiert.

Wenn 100BASE-TX in einer typischen Büroumgebung +-2,5 V verwendet, wie viel mV Rauschen können Sie ungefähr erwarten?

Sie können sehen, wie viel Rauschen und Interferenzen die Systemdesigner zugelassen haben, indem Sie sich die am Empfänger zulässige minimale Signalamplitude ansehen. Um sehr niedrige Fehlerraten zu erzielen, beträgt das maximal zulässige Rauschen wahrscheinlich 1/15 oder weniger der Signalamplitude.

Der Kommentar von PlasmaHH hat einen kritischen Punkt: Insbesondere Ethernet ist nicht direkt mit dem Transceiver verbunden, sondern hat an jedem Ende einen kleinen Transformator. Spannungen beziehen sich also nicht auf die Systemmasse an beiden Enden (die unterschiedlich sein können!), sondern relativ zueinander.

Aber wenn Sie eine wirklich detaillierte Frage haben, ist es immer am besten, wenn möglich zur Quelle zu gehen, und die IEEE802.3-Spezifikationen sind kostenlos verfügbar (Registrierung erforderlich): http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.3 -2012_Abschnitt1.pdf

Gehen Sie zu "14.3.1.2.1 Differentielle Ausgangsspannung":

Die Spitzendifferenzspannung am TD-Schaltkreis, wenn er mit einer 100-Ω-Widerstandslast abgeschlossen wird, muss für alle Datensequenzen für eine Typ-10BASE-T-MAU, die keine Typ-10BASE-Te-MAU ist, zwischen 2,2 V und 2,8 V liegen. Bei einer MAU vom Typ 10BASE-Te muss die Spitzendifferenzspannung am TD-Schaltkreis bei Abschluss mit einer ohmschen Last von 100 Ω für alle Datensequenzen zwischen 1,54 V und 1,96 V liegen.

Der spätere Abschnitt 14.3.1.3.1 beschreibt eine Empfängerspezifikation mit einer Schwelle von 585 mV (und einer bestimmten Impulsform). Es heißt auch ablehnen

Alle Signale, die bei Messung am Ausgang des folgenden Filters eine Spitzengröße von weniger als 300 mV erzeugen würden. Das Filter ist ein 3-Pol-Tiefpass-Butterworth mit einer 3-dB-Grenze bei 15 MHz (siehe B.4.2).

Noch später 14.4.4.1 Kabelspezifikation "Impulse Noise":

Die durchschnittliche Häufigkeit des Auftretens von Impulsen größer als 264 mV muss kleiner oder gleich 0,2/s sein, gemessen am Ausgang des folgenden spezifizierten Filters. Nach Beginn eines bestimmten Impulses, der gezählt wird, wird jeder weitere Impuls für eine Dauer von 1 μs ignoriert. Das Simplex-Verbindungssegment muss am fernen Ende mit 100 Ω terminiert werden. Das Filter ist ein 3-poliger Butterworth-Tiefpass mit einer 3-dB-Grenze bei 15 MHz (siehe B.4.2).

Weitere Dokumente sind unter http://standards.ieee.org/about/get/802/802.3.html zu finden, vermutlich auch für 100BASE-T.

Sie müssen etwas googeln - es gibt unzählige Informationen zu verschiedenen Differenzsignalschemata von RS485 über LVDS und PECL usw. Es gibt keinen Standard, und ich denke, Sie sollten sich mit dem vertraut machen, was es gibt, um ein besseres Gefühl zu bekommen.

Sie können ein Signalsystem haben, das +/- 1 V differentiell verwendet, aber wenn beide Signale einem Gleichspannungspegel von 40 Volt überlagert werden, macht dies keinen Unterschied in Bezug auf die EMV. Es macht auch keinen Unterschied, ob einer auf 100 V zentriert ist, während der andere auf 200 V liegt. Daten auf diesen Arten von Systemen werden als Wechselstrom betrachtet, und die Gleichstrompegel sind für eine anständige Übertragung und einen angemessenen Empfang unwichtig, vorausgesetzt, beide Wechselstromsignale haben ziemlich ähnliche Amplituden.

Dies ist ein Beispiel für eine Ethernet-Port-Schaltung:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wenn der 100BASE-TX mit +-2,5 V läuft, bedeutet dies, dass der TX+-Draht 0 bis +2,5 V und der TX-Draht -2,5 V bis 0 verwendet?

Das Potenzialniveau eines Drahtes in einem Paar ist nicht wichtig. Wichtig ist die Spannungsdifferenz (Potenzialdifferenz) zwischen den beiden Drähten.
Wenn beispielsweise das Potential der +Leitung 600 V beträgt, muss das Potential auf der -Leitung kleiner als 600 V (dh 597,5 V) sein, um ein logisches 0-Signal zu erzeugen. Für ein logisches 1-Signal können Sie beispielsweise 350 V auf der -Leitung und 352,5 V auf der +Leitung senden.
Die DC-Komponente des Signals wird im Transformatorteil blockiert; es wird nur der 2,5-V-Impuls übertragen. Wenn Sie garantieren können, dass das Signal keine DC-Komponente enthält und die Spannung an jedem Draht innerhalb der zulässigen Grenzen im Ethernet-Phy-Datenblatt bleibt, können Sie den Transformator entfernen.

Was ist der Spannungsbereich, der 1 entspricht, und was ist der Spannungsbereich, der 0 entspricht?

wenn die Spannungsdifferenz positiv ist und über einem bestimmten Wert liegt$\left(V_+ - V_- > V_{th}\right)$, wird das Signal auf der Leitung als logisch-1 interpretiert. Und wenn die Spannungsdifferenz negativ ist und unter einem bestimmten Wert liegt, wird sie als logisch-0 interpretiert.

Wer und wie wird dieser Bereich festgelegt?

Für Wert von$V_{th}$finden Sie im Datenblatt des von Ihnen verwendeten Phy-Chips. Beispielsweise ist KSZ9031RNX ein beliebter Phy-Chip. Auf Seite 56 des Datenblatts wird der typische Wert der Squelch-Schwelle mit 400 mV angegeben.

Wie wird das Rauschen entfernt?

Soweit ich weiß, wird das Rauschen mit einem Twisted-Pair-Kabel entfernt, 50$\Omega$differentielle Leiterbahnen auf der Platine und Auswahl eines Trafos mit Gleichtaktdrossel (zB HX5008 ).

Wenn 100BASE-TX in einer typischen Büroumgebung +-2,5 V verwendet, wie viel mV Rauschen können Sie ungefähr erwarten?

Das maximal zulässige Rauschen kann anhand Ihrer Konstruktionsparameter berechnet werden; diese sind:
1) Der Spannungspegel des Signals. (Ex:$\pm2.5V$)
2) Der Schwellenwert$\left(V_{th}\right)$im Phy-Datenblatt angegeben.