L'actualité PCB - Mise en œuvre de l'interface Ethernet d'usine de carte de circuit imprimé sur la carte de circuit imprimé

Ethernet est né dans les années 1970 et aujourd'hui, nous ne sommes pas étrangers à lui. Il est apparu dans tous les coins de la vie moderne. C'est peut - être parce qu'il est partout qu'il le rend mystérieux. Aujourd'hui, l'éditeur de The Board Factory va démystifier cela d'un point de vue.

Les interfaces réseau que nous utilisons aujourd'hui sont toutes des interfaces Ethernet, qui sont actuellement prises en charge par la plupart des processeurs. 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 un PCB.

La figure 1 montre une application typique pour Ethernet. Notre conception de PCB est essentiellement mise en page et câblée selon ce schéma bloc. Nous allons maintenant utiliser ce diagramme bloc pour expliquer en détail l'essentiel de la disposition et du routage liés à l'Ethernet.

Figure 1 applications typiques de l'Ethernet

1.figure 2 schéma PCB et schéma de câblage du circuit de référence du convertisseur de port réseau non intégré dans le connecteur de port réseau. La figure 2 ci - dessous présente quelques points à noter concernant la disposition et le câblage des circuits Ethernet.

Figure 2 schéma PCB et référence de câblage pour les circuits dont le transformateur n'est pas intégré dans le connecteur de port réseau

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. 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 et ne doit 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 peuvent fournir un chemin de faible impédance au signal et réduire la résonance entre l'alimentation et le plan de masse. Jouer un rôle de découplage et de by - pass, il est donc nécessaire de veiller à ce que la surface de boucle constituée par les condensateurs, les traces, les Vias et les Plots des condensateurs de découplage et de by - pass soit la plus faible possible et que l'inductance du fil soit la plus faible possible;

C) la capacité de filtrage de la prise centrale à la masse du côté de la puce de la couche Phy du transformateur de port de réseau doit être aussi proche que possible de la broche du transformateur pour assurer que la broche est la plus courte et que l'inductance de distribution est 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 et le câblage est court et épais (â ¥ 15mil);

E) Les deux côtés du transformateur doivent être mis à la terre: C'est - à - dire que la base de connexion RJ45 du transformateur et la bobine secondaire 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 de signal d'entraînement du voyant lumineux sont câblées l'une à côté de l'autre afin de 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 partition de masse.

2. La ligne de signal Ethernet prend la forme d'une paire différentielle (RX ±, TX ±). Les lignes différentielles ont une forte capacité de suppression de mode commun et une forte capacité anti - interférence, mais si elles ne sont pas câblées correctement, elles peuvent apporter une intégrité de signal grave. Problèmes sexuels. Examinons un par un les points de traitement des lignes différentielles:

A) dessinez préférentiellement 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 la désadaptation de la paire différentielle 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 différentielle aux bornes du signal (49,9 îlots, certaines puces Phy peuvent ne pas l'être) doit être placée à proximité des broches RX et TX de la couche Phy, ce qui permet de mieux éliminer la réflexion du signal dans le câble de communication;

D) le condensateur de filtrage sur la paire différentielle doit être placé 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.

3. La disposition et le câblage des circuits Ethernet avec des transformateurs intégrés dans les connecteurs sont beaucoup plus simples que ceux sans intégration. La figure 3 ci - dessous est un schéma de référence de la disposition et du câblage du circuit de port réseau avec connecteurs intégrés:

Figure 3 Schéma de référence de la disposition et du câblage du port réseau PCB pour connecteurs intégrés

Comme on peut le voir sur la figure ci - dessus, la différence entre les figures 3 et 1 réside dans l'omission du convertisseur de port réseau, les autres Convertisseurs de port étant sensiblement identiques. La différence se reflète principalement dans le fait que le transformateur de port de réseau a été intégré dans le connecteur, de sorte que le plan de masse n'a pas besoin d'être divisé, mais nous avons encore besoin de connecter le boîtier de la machine intégrée à un plan de masse continu.

La disposition et le routage Ethernet sont à peu près les mêmes. Une bonne disposition de PCB peut non seulement garantir les performances du circuit, mais également améliorer les performances du circuit.