Conception électronique - Conception de carte PCB pour circuits d'interface Ethernet

Voici une introduction à la conception de carte PCB pour les circuits d'interface Ethernet:

Les interfaces réseau actuellement utilisées sont toutes des interfaces Ethernet et la plupart des processeurs actuels prennent en charge les ports Ethernet. Actuellement, la Division Ethernet par taux comprend principalement trois interfaces: 10m, 10 / 100M et 1000m. Les applications 10m sont rares et largement remplacées par 10 / 100m. Actuellement, le type d'interface Ethernet de nos produits utilise principalement l'interface RJ45 à Paire torsadée, qui est essentiellement utilisée dans le domaine du contrôle industriel. En raison des spécificités du domaine du contrôle industriel, nous sommes assez matures dans le choix des équipements Ethernet et dans la conception de PCB. D'un point de vue matériel, un circuit d'interface Ethernet est principalement constitué d'un contrôle Mac (Media Access Controller) et d'une interface de couche physique (physical layer, Phy). La plupart des processeurs comprennent un contrôle Mac Ethernet, mais ne fournissent pas d'interface de couche physique, de sorte qu'une puce physique externe est nécessaire pour fournir un canal d'accès Ethernet. Face à un circuit d'interface aussi complexe, je crois que tous les ingénieurs en matériel se demandent comment les circuits matériels sont implémentés sur une carte PCB.

La conception de PCB est essentiellement mise en page et câblage selon ce schéma bloc. Ci - dessous, nous allons utiliser ce diagramme bloc pour expliquer en détail la disposition et les points de câblage du circuit d'interface Ethernet.

1. Schéma de conception PCB de circuit de référence et schéma de câblage pour les convertisseurs de port réseau non intégrés dans les connecteurs de port réseau. La figure 2 ci - dessous présente quelques points à noter concernant la disposition et le câblage des circuits Ethernet.

A) La distance entre le RJ45 et le transformateur doit être aussi courte que possible. Les oscillateurs à cristal doivent être tenus à l'écart des interfaces, des bords de PCB et d'autres dispositifs à haute fréquence, des traces ou des composants magnétiques. La distance entre la puce de couche Phy et le convertisseur doit être aussi courte que possible, mais parfois cela peut être plus difficile à satisfaire compte tenu de la disposition globale, mais la distance maximale entre eux est d'environ 10 ~ 12 cm. Le principe de la disposition de l'équipement est généralement placé en fonction du flux de signal, ne pas se déplacer;

B) le filtre de puissance de la puce de couche Phy est conçu selon les exigences de la puce. Typiquement, un condensateur de découplage est placé sur chaque borne d'alimentation. Ils permettent de fournir un chemin de faible impédance au signal pour réduire la résonance entre l'alimentation et le plan de masse, de sorte que le condensateur joue un rôle de découplage et de by - pass, d'où la nécessité de s'assurer que la surface de boucle constituée par les condensateurs, les traces, les trous et les Plots du condensateur de découplage et de by - pass est la plus faible possible et que l'inductance de la ligne est la plus faible possible;

C) le condensateur de filtrage de la prise centrale du côté de la puce de la couche Phy du transformateur du port réseau à la masse doit être placé aussi près que possible de la broche du transformateur pour assurer la plus courte broche et une inductance de distribution minimale;

D) la résistance de mode commun et le condensateur à haute tension du côté de l'interface du transformateur du port de réseau sont près de la prise centrale, le câblage est court et épais (â ¥ 15mil);

E) la mise à la terre est requise des deux côtés du transformateur: C'est - à - dire que le connecteur rj45 et la bobine secondaire du transformateur utilisent une mise à la terre isolée séparée avec une zone d'isolation supérieure à 100 mil sous laquelle il n'y a pas d'alimentation et de couche de mise à la terre. Ce procédé de segmentation est destiné à réaliser une isolation entre primaire et secondaire et les perturbations provenant de la source de commande sont couplées au secondaire par un plan de référence;

F) Les lignes d'alimentation et les lignes de signal d'entraînement du voyant sont câblées l'une à côté de l'autre pour minimiser la zone de boucle. Le voyant lumineux et la ligne différentielle doivent être séparés au besoin et les deux doivent être maintenus à une distance suffisante. S'il y a de la place, il peut être séparé par GNd;

G) Les résistances et les condensateurs utilisés pour connecter GNd et pgnd doivent être placés dans la zone de division de la masse.

2. La ligne de signal Ethernet prend la forme d'une paire différentielle (RX ±, TX ±). La ligne différentielle a une forte capacité de suppression de mode commun et une forte capacité anti - interférence. Cependant, s'il n'est pas câblé correctement, il apportera une intégrité de signal grave. Problèmes sexuels. Examinons un par un les points de traitement des lignes différentielles:

A) donnez la priorité à dessiner les paires différentielles RX ±, TX ±, essayez de garder les paires différentielles parallèles, équidistantes et à courte distance, évitez les trous et les croisements. En raison de facteurs tels que la distribution des broches, les trous excessifs et l'espace de câblage, il est très probable que les longueurs des lignes différentielles ne correspondent pas, que les séquences sont décalées et que des interférences de mode commun sont introduites, ce qui réduira la qualité du signal. Il est donc nécessaire de compenser les désadaptations des paires différentielles pour adapter la longueur de ligne. La différence de longueur est généralement contrôlée à moins de 5 mil. Le principe de compensation est de compenser la différence de longueur;

B) Lorsque les exigences de vitesse sont élevées, le contrôle d'impédance de la paire différentielle RX ±, TX ± est nécessaire, généralement le contrôle d'impédance est de 100 ± 10%;

C) la résistance de terminaison de signal différentiel (49,9 îlots, certaines puces de couche Phy peuvent ne pas avoir) doit être placée près des broches RX ± et TX ± de la plaque de couche Phy, ce qui permet une meilleure élimination de la réflexion du signal dans le câble de communication;

D) Les condensateurs de filtrage sur les paires différentielles doivent être placés symétriquement, sinon le mode différentiel peut être converti en mode commun, créant un bruit de mode commun, et il ne doit pas y avoir de troncs lors du câblage pour avoir un bon effet inhibiteur sur le bruit à haute fréquence.

Les lignes de signal Ethernet se présentent sous la forme de paires différentielles (RX ±, TX ±). La ligne différentielle a une forte capacité de suppression de mode commun et une forte capacité anti - interférence. Cependant, s'il n'est pas câblé correctement, cela peut entraîner de graves problèmes d'intégrité du signal.

3. La disposition et le câblage des circuits Ethernet qui intègrent le transformateur dans le connecteur sont beaucoup plus simples que les circuits Ethernet non intégrés.

La disposition et le câblage de l'Ethernet doivent être approximativement les suivants. Une bonne disposition de conception de PCB et le câblage peuvent non seulement garantir les performances du circuit, mais aussi améliorer les performances du circuit. Le niveau des auteurs est limité. S'il te manque, corrige - moi.