Elektronisches Design - Leiterplattendesign der Ethernet-Schnittstellenschaltung

Im Folgenden finden Sie eine Einführung in die Leiterplatte design of the Ethernet interface circuit:

Die heute verwendeten Netzwerkschnittstellen sind alle Ethernet-Schnittstellen, und die meisten Prozessoren unterstützen derzeit Ethernet-Ports. Derzeit umfasst Ethernet hauptsächlich drei Schnittstellen von 10M, 10/100M und 1000M entsprechend der Rate. 10M Anwendungen waren sehr wenige, und sie werden im Grunde durch 10/100M ersetzt. Gegenwärtig nimmt der Ethernet-Schnittstellentyp unserer Produkte hauptsächlich die Twisted Pair RJ45-Schnittstelle an, und es wird im Wesentlichen im industriellen Steuerungsbereich verwendet. Aufgrund der Besonderheit des industriellen Steuerungsfeldes sind wir in der Auswahl von Ethernet-Geräten und PCB-Design ziemlich anspruchsvoll. Aus der Perspektive der Hardware besteht die Ethernet-Schnittstellenschaltung hauptsächlich aus MAC (MediaAccess Controller) Steuerung und physikalischer Schichtschnittstelle (PhysicalLayer, PHY). Die meisten Prozessoren verfügen über eine Ethernet-MAC-Steuerung, bieten aber keine physikalische Layer-Schnittstelle, so dass ein externer physischer Chip benötigt wird, um einen Ethernet-Zugangskanal bereitzustellen. Angesichts einer so komplizierten Schnittstellenschaltung, glaube ich, alle Hardware-Ingenieure wollen wissen, wie die Hardwareschaltung auf der Leiterplatte implementiert ist.

PCB-Design ist im Grunde Layout und Verdrahtung nach diesem Blockdiagramm. Im Folgenden werden wir dieses Blockdiagramm verwenden, um die wichtigsten Punkte des Layouts und der Verdrahtung der Ethernet-Schnittstellenschaltung im Detail zu erklären.

1. Das Referenzschaltungs-PCB-Design-Layout und das Verdrahtungsdiagramm des Netzwerkporttransformators, der nicht in den Netzwerkanschlussanschlussanschluss integriert ist. Die folgende Abbildung 2 stellt die Punkte vor, die auf das Layout und die Verdrahtung der Ethernet-Schaltung geachtet werden müssen.

a) The distance between the RJ45 and the transformer should be as short as possible. Der Kristalloszillator sollte weit von der Schnittstelle entfernt sein, Leiterplattenkante und andere Hochfrequenzgeräte, Spuren oder magnetische Bauteile. Der Abstand zwischen dem PHY-Schichtchip und dem Transformator sollte so kurz wie möglich sein, aber manchmal für die Betrachtung des Gesamtlayouts, dies kann schwieriger zu befriedigen sein, aber der maximale Abstand zwischen ihnen ist etwa 10~12cm. Das Prinzip des Gerätelayouts besteht darin, sie normalerweise entsprechend der Signalflussrichtung zu platzieren, und geh nicht umher;

b) Der Leistungsfilter des PHY-Schichtchips wird entsprechend den Anforderungen des Chips entworfen. Normalerweise wird an jedem Stromanschluss ein Entkopplungskondensator angebracht. Sie können einen niederohmigen Pfad für das Signal bereitstellen, um die Resonanz zwischen der Stromversorgung und der Erdungsebene zu verringern, um den Kondensator die Rolle der Entkopplung und Bypass spielen zu lassen, so dass es notwendig ist, sicherzustellen, dass der Schleifenbereich, der aus Kondensatoren, Leiterbahnen, Durchkontaktierungen und Pads von Entkopplungs- und Bypass-Kondensatoren besteht, so klein wie möglich ist, und die Bleiinduktivität so klein wie möglich ist;

C) Der Filterkondensator vom Mittelhahn der Chipseite der PHY-Schicht des Netzwerkporttransformators bis zur Erde sollte so nah wie möglich am Transformatorstift sein, um die kürzeste Leitung und die kleinste verteilte Induktivität sicherzustellen;

D) Der Gleichtaktwiderstand und der Hochspannungskondensator auf der Schnittstellenseite des Netzwerkporttransformators sind nahe am Mittelhahn platziert, und die Verkabelung ist kurz und dick (â­15mil);

E) Beide Seiten des Transformators müssen geerdet werden: Das heißt, der RJ45-Stecker und die Sekundärspule des Transformators verwenden eine separate isolierte Masse, der Isolationsbereich ist mehr als 100mil, und es gibt keine Stromversorgung und Erdungsschicht unter diesem Isolationsbereich. Dieser Segmentierungsprozess soll die Isolierung zwischen dem Primär und dem Sekundär erreichen, und die Interferenz von der Steuerquelle wird mit dem Sekundär durch die Bezugsebene gekoppelt;

F) Die Stromleitung der Anzeigeleuchte und der Antriebssignalleitung werden nebeneinander geführt, um den Schleifenbereich zu minimieren. Die Kontrollleuchte und die Differenzlinie sollten bei Bedarf getrennt und die beiden in ausreichendem Abstand gehalten werden. Wenn es Platz gibt, kann es durch GND getrennt werden;

G) Die Widerstände und Kondensatoren, die zum Anschluss von GND und PGND verwendet werden, müssen im Erdsegmentierungsbereich platziert werden.

2. Ethernet-Signalleitungen sind in Form von Differenzpaaren (Rx±, Tx±). Differenzlinien haben eine starke Gleichtaktabweisung und eine starke Störfestigkeit. Wenn die Verkabelung jedoch unsachgemäß ist, bringt sie ernsthafte Signalintegrität. Sexuelle Probleme. Lassen Sie uns die Verarbeitungspunkte der Differenzlinie nacheinander vorstellen:

A) Geben Sie der Zeichnung von Rx±, Tx± Differentialpaaren Priorität, versuchen Sie, die Differentialpaare parallel, gleich lang und kurz zu halten, und vermeiden Sie Durchgänge und Kreuze. Aufgrund von Faktoren wie Pinverteilung, Durchkontaktierungen und Verdrahtungsraum ist es wahrscheinlich, dass die Länge der Differenzleitung falsch abgestimmt ist, das Timing verschoben wird und Gleichtaktstörungen eingeführt werden, die die Signalqualität verringern. Daher ist es notwendig, die Fehlübereinstimmung des Differenzpaares auszugleichen, um die Linienlänge übereinstimmen zu lassen. Der Längendifferenz wird normalerweise innerhalb von 5mil kontrolliert. Nach dem Ausgleichsprinzip wird die Längendifferenz ausgeglichen.

B) Wenn die Geschwindigkeitsanforderung hoch ist, ist die Impedanzkontrolle von Rx±, Tx± Differenzpaar erforderlich, normalerweise wird die Impedanz bei 100Ω±10%gesteuert;

C) Differenzsignalabschlusswiderstand (49.9Ω, einige PHY-Schichtchips können nicht) muss in der Nähe der Rx± und Tx± Pins des PHY-Schichtchips platziert werden, die Signalreflexion im Kommunikationskabel besser beseitigen können;

D) Die Filterkondensatoren auf dem Differenzialpaar müssen symmetrisch platziert werden, andernfalls kann der Differenzialmodus in den Gleichtaktmodus umgewandelt werden, was Gleichtaktrauschen verursacht, und es darf keine Stubs beim Routing geben, um eine gute Unterdrückung des Hochfrequenzrauschens zu haben.

Ethernet-Signalleitungen sind in Form von Differenzpaaren (Rx±, Tx±). Differenzlinien haben eine starke Gleichtaktabweisung und eine starke Störfestigkeit. Wenn die Verkabelung jedoch unsachgemäß ist, führt dies zu ernsthaften Signalintegritätsproblemen.

3. Das PCB-Layout und die Verdrahtung der Ethernet-Schaltung, in der der Transformator in den Stecker integriert ist, sind viel einfacher als die der nicht integrierten Ethernet-Schaltung.

Das Ethernet-Layout und die Verkabelung müssen ungefähr diese sein. Gut PCB-Design Layout und Verdrahtung können nicht nur die Schaltungsleistung sicherstellen, aber auch die Schaltungsleistung verbessern. Das Niveau des Autors ist begrenzt. Bitte korrigieren Sie mich, wenn es Ihnen fehlt..