核心功能与原理

1. 共模噪声抑制 Bob-Smith电路通过75Ω电阻与高压电容串联接地，为共模噪声提供低阻抗回流路径，有效抑制双绞线中的共模干扰。例如，网线中的共模电流会通过该路径直接导入地，减少对PHY芯片的干扰。
2. 浪涌防护
   • 共模浪涌（4kV）：浪涌电流通过RJ45→变压器中心抽头→75Ω电阻→电容→地泄放，要求电阻、电容和变压器能承受高电压冲击。
   • 差模浪涌（2kV）：差模浪涌通过变压器耦合到PHY侧，需在数据线靠近PHY处放置TVS器件防护。
3. EMC辐射优化 通过滤除高频杂波（如1500pF电容滤除倍频干扰），降低网口辐射发射（RE）约10dB，避免电磁兼容性问题。

典型电路结构

根据中心抽头的处理形式，我们一般分为电压型和电流型。

电流型：电流型请注意在PHY侧，网口变压器（Transformer）中心抽头是上拉到Vcc电源的；上拉电源大小取决于CPU端驱动能力的大小，有的是1.8V，有的是2.5V，也有其他的电压

电压型：电压型的是接电容到地，不接电源。电容的大小一般是100nF，如果EMC测试不过也可以尝试其他值。

Bob-Smith电路通常由以下元件构成（以百兆以太网为例）：

• 75Ω电阻：每个RJ45未使用的引脚通过75Ω电阻串联后接地。
• 高压电容（如1500pF/2kV）：串联在电阻与地之间，滤除高频噪声并承受浪涌电压。
• 网络变压器中心抽头连接：变压器次级中心抽头通过电阻和电容接地，形成共模电流回路。

设计关键点

1. 元件选型要求
   • 电阻：需采用大封装（如0805或1206）以承受浪涌功率，建议1%精度。
   • 电容：耐压需高于浪涌测试等级（如4kV共模需4kV电容或串联2个2kV电容）。
2. PCB布局布线优化
   • 电阻和电容应靠近RJ45接口，缩短泄放路径，降低寄生电感对高频干扰的影响。
   • 高压区（如RJ45侧）与低压区（如PHY侧）需保持间距（≥2.3mm），满足4kV共模防护要求。
   • 差分信号线（如TX±、RX±）需严格等长，间距遵循3W规则（线间距≥3倍线宽），减少串扰
   • 浪涌泄放路径（RJ45→变压器→电阻→电容→地）需避免迂回，必要时在PCB边缘设置隔离带，防止浪涌电流影响内部电路
3. 特殊场景适配
   • PoE供电：若设备支持PoE，需在Bob-Smith电路中串联电容（如102电容），隔离直流路径以避免影响PD检测。
   • 千兆网口：由于8根线均被占用，Bob-Smith电路可能简化，但需通过其他方式（如集成共模扼流圈）实现共模抑制。

争议与验证

1. 阻抗匹配争议 传统观点认为75Ω电阻用于匹配双绞线阻抗，但实验表明：
   • 更换为50Ω或100Ω电阻后，网口一致性测试（眼图、抖动等）仍能通过。
   • 千兆网口无Bob-Smith电路仍正常工作，质疑其阻抗匹配必要性。 验证一第一个阻抗概念：大家持有阻抗变换的原因是，网口必然搭配网线，而网线的阻抗是双绞线的75欧姆，此时的75欧姆讲的是双绞线差分阻抗； 第二个阻抗概念：在PCB板上，两对差分线阻抗，每个都是100欧姆的差分阻抗，单端阻抗未说明； 第三个阻抗概念：网口RJ45端子，对于百兆来讲，两两相接，再连接75欧姆电阻过高压电容到地，此时的75欧姆阻抗，是干什么用的？ 第四个阻抗概念：靠近RJ45端子那边的网络变压器中心抽头连接75欧姆电阻，过电容到地，这个75欧姆又是做什么的？ 第五个阻抗概念：千兆网口无法连接两个75欧电阻，但是差分阻抗也是100欧姆，又怎么讲？以上提到的阻抗前3点都是Bob Smith电路提到的，但是实际上没人说的清楚为什么是75欧姆？而我也认为75欧姆用来阻抗变换是不对的，因为双绞线是75欧姆，但是板子上是100欧姆，变压器是1：1绕组，怎么变换，完全没道理。况且，是不是如果此处不是75欧姆电阻，而是直接去掉、变成50欧姆或者直接100欧姆，此时是不是就不满足阻抗变换了，为此我进行如下验证：网口一致性测试验证 网口一致性测试，该测试用以判定网口电路的综合物理层连接指标，包含眼图、上升沿、下降沿、上冲、下冲、平衡度和传输抖动等指标。（可以参考链接中的泰克官网介绍）在高速信号传输中，我们知道，如果存在过充及下冲，则一定是信号传输阻抗发生变化，阻抗不匹配，进而导致信号出现反射等问题。所以我从下面三组处理中，分别测试网口一致性指标：（1）保留RJ45和网络变压器之间的4个电阻和1个电容； （2 )去掉网口RJ45端子未使用的4个pin，两两相连的2个电阻； （3）去掉所有的4个电阻和1个电容。此时网口一致性数据如下： 上表中的数据为实际数据，此时可以看出在结果比对中，分别为以上三种时，结果基本上变化很小，且网口一致性指标都是测试通过的，而且如果真的Bob Smith电路是有阻抗变换的作用的，我的以上操作（保留阻容、去掉电阻、去掉电阻电容)完全破环了阻抗平衡，但是实际上对网口一致性指标没有多大的影响，这是我认为该电路不具有阻抗变换的第一个原因。验证二还有，如果是阻抗变换，则我把75欧姆电阻换成其他值，是不是也会发生网口一致性测试不合格的情况。为此我做了如下实验： （1）将75欧电阻换成50欧姆； （2）将75欧电阻换成100欧姆的实际测试结果。 如上图所示，实际结果并不是如我们设想的那样，换成50欧和100欧之后，网口一致性测试未通过，而是75欧、50欧、100欧时网口一致性测试全部通过了，则说明该电路有阻抗变换的作用又行不通了。实际上以上结果在某些测试项目上50欧或者100欧甚至于要好于电阻为75欧时，所以再一次验证了该电路有阻抗变换作用是不正确的。还有一点就是千兆网8条信号线都使用了，此时75欧电阻都没有地方接了，但是这一点是通用的做法，为什么不考虑阻抗特性了。另外我还进行网口ping IP包测试，也无延迟，链路正常。
2. 浪涌防护效果争议
   • 部分案例显示，移除Bob-Smith电路后浪涌测试反而通过，可能因不当设计导致浪涌路径敏感元件损坏。
   • 正确设计的电路需确保电阻、电容耐压及PCB间距符合标准。IEC61000-4-5为电子产品雷击浪涌测试标准，具体请查看链接对应说明。在进行通信端口浪涌防护能力测试时，需要进行共模和差模测试两组测试，测试次数依据各公司和专业认证测试公司，一般是正负各5次。一般而言我们要进行共模4KV（电压等级）和差模2KV（电压等级）的测试，下面将会介绍共模测试和差模测试。共模防护共模测试就是将网口用测试工装将8条线全部接在一起，在8条线结点和主板地之间加上4KV标准定义波形电压，测试电压波形见通讯端口浪涌测试相关标准，此时浪涌的泄放路径是什么呢？ 如下图： 因为8条线接在一起，所以浪涌方向一致，因此以1条信号线（蓝色）和1条未连接线（绿色)做浪涌泄放的说明。蓝色信号线浪涌泄放：浪涌是先经过变压器一端，从中心抽头出来，再经过75欧电阻和高压电容到地；所以需要变压器、电阻、电容都能抗住4KV浪涌冲击。绿色线浪涌泄放：浪涌泄放是先经过电阻，再经过电容直接到地，因此需要电阻和电容能抵抗住4KV浪涌冲击。差模防护差模测试是在传输数据的差分线上测试，一端接2KV正，一端接2KV负极；百兆网口测试2组、千兆网口测试4组。百兆网口测试如下图： 下面以一组差分线作说明。蓝色为网络变压器右侧浪涌路径，可以看到需要抗住2KV浪涌，必须要网络变压器自己可以抵抗，因为没有其余泄放路径。绿色为网络变压器左侧浪涌路径，也就是靠近CPU端口；因为差模直接通过变压器耦合到CPU一侧线圈，所以此时上图中的CPU两个引脚必须抵抗2KV冲击，但是为了保护CPU，我们一般在数据线上靠近CPU放置小电阻、在CPU连接的差分线之间放置双向TVS器件来保护CPU，不会被浪涌打坏。
     3. 降低EMC辐射电感如上图所示的几个点，在电流型Bob电路时，上拉电源上连接电感，是用来减小高频干扰，高频干扰有什么危害？高频信号在频域中含有丰富的谐波，或导致较强的电磁场变化，导致辐射超标。###### 电容中心抽头电容什么作用，中心抽头的作用也是降低交流阻抗，将高频交流信号短路到地，所以L和C组成LC滤波器，降低高频干扰。共模电感网口变压器的共模电感，就是电流型中的T10、T14、T17、T18，我们知道辐射超标一般都是共模电流导致的，而共模电感就是来消耗差分线路中的共模电流的，而对差模电流基本无影响。