正确答案是因为以太网规范要求它。

尽管您没有问，但其他人可能想知道为什么为那种类型的以太网选择了这种连接方法。请记住，这仅适用于点对点以太网品种，如 10base-T 和 100base-T，不适用于原始以太网或 ThinLan 以太网。

问题是以太网可以支持相当长的运行，因此不同端的设备可以从建筑物内甚至不同建筑物内的配电网络的远程分支供电。这意味着以太网节点之间可能存在显着的接地偏移。这是 RS-232 等接地参考通信方案的问题。

有几种方法可以处理通信线路中的接地偏移，其中最常见的两种方法是光隔离和变压器耦合。考虑到方法和以太网试图实现的目标之间的权衡，变压器耦合是以太网的正确选择。即使是使用变压器耦合的最早版本的以太网也以 10 Mbit/s 的速度运行。这意味着，至少，整个通道必须支持 10 MHz 数字信号，尽管在实际使用的编码方案中，它实际上需要两倍。即使是 10 MHz 方波的电平也只能持续 50 ns。这对于光耦合器来说非常快。有一些光传输装置比这快得多，但它们并不像以太网脉冲变压器那样便宜或简单。

变压器耦合的一个缺点是直流丢失。这实际上并不难处理。您确保所有信息都以足够快的速度通过调制传输，以使其通过变压器。如果您查看以太网信号，您将看到这是如何考虑的。

变压器也有很好的优势，比如非常好的共模抑制。变压器只能“看到”其绕组两端的电压，而不是同时驱动绕组两端的公共电压。您无需经过精心设计的电路即可获得差分前端，只需基本物理即可。

一旦确定了变压器耦合，就很容易指定高隔离电压，而不会造成太多负担。除非您尝试不这样做，否则几乎可以制作一个将初级和次级绝缘几个 100 V 的变压器。将其提高到 1000 V 并不难或贵得多。鉴于此，以太网可用于在被主动驱动到显着不同电压的两个节点之间进行通信，而不仅仅是处理几伏的接地偏移。例如，一个节点骑在电力线相位上，另一个节点参考中性线，这是完全可以的，并且在标准范围内。

1. 隔离。因此，如果电缆对高压短路，您的电路板不会爆炸。
2. 这是必需的，因为另一端可能有不同的接地。这是一种特殊的隔离情况，但在正常操作中也是必需的。

对于在大范围内连接许多不同硬件的通信系统，隔离是一个非常好的主意。您不希望电源线或设备中的故障电流/电压传播到您的通信线。

隔离基本上有两种选择，光电和变压器。变压器隔离有几个主要优点。首先，信号功率通过变压器，这意味着您不需要为屏障的“隔离”侧供电。其次，变压器非常擅长产生和接收差分信号，同时提供高共模抑制，这使得它们与双绞线布线很好地结合在一起。第三，设计用于高频（又名高速）的变压器比光耦合器容易。

变压器耦合确实有一些缺点，变压器在直流下不工作，在高频下工作良好的小型变压器在低频下工作不那么好，但这很容易通过避免低频的线路编码方案来解决。

另一个经常被遗忘的重要无缝功能是阻抗匹配：

信号变压器将 PHY 侧阻抗（典型值 100 欧姆差异）与线路侧阻抗（典型值 150 欧姆差异）匹配。

凯文评论后的一些澄清：

从这里：

不同电缆类型的一些命名：

• UTP = 非屏蔽双绞（平衡）4 对电缆，100 欧姆
• STP = 整体箔/编织屏蔽 2 对电缆，带单独屏蔽，150 欧姆
• FTP = 整体箔屏蔽 4 对电缆，100 欧姆
• ScTP = 整体箔/编织屏蔽电缆，100 或 120 欧姆

此外，100-ohm UPT 和 150-ohm STP 在标准中都被提及为介质 --- 参见 IEEE 802.3，子条款 24.1.2，d) 项。

因此，可以清楚地说，信号变压器将 PHY 侧阻抗（典型值 100 Ohm diff）与线路侧阻抗（可能不同）相匹配。