Berita PCB - Memdemistikan penyelesaian antaramuka Ethernet pada papan sirkuit di kilang papan sirkuit

Ethernet lahir pada tahun 1970-an, dan kita tidak asing hari ini. Ia telah muncul di setiap sudut kehidupan modern. Mungkin kerana keberadaannya yang membuatnya misterius. Hari ini, penyunting kilang papan sirkuit akan salah satu sudut mengungkapkan misteri.

Antaramuka rangkaian yang kita gunakan hari ini adalah semua antaramuka Ethernet, dan kebanyakan pemproses kini menyokong antaramuka Ethernet. Pada masa ini, Ethernet mengandungi tiga antaramuka 10M, 10/100M, dan 1000M mengikut kadar. Aplikasi 10M telah sangat sedikit, dan pada dasarnya mereka diganti dengan 10/100M. Pada masa ini, jenis antaramuka Ethernet produk kami terutama mengadopsi antaramuka RJ45 pasangan yang berputar, dan ia pada dasarnya digunakan dalam medan kawalan industri. Oleh sebab kelebihan medan kawalan industri, kami agak canggih dalam pemilihan peranti Ethernet dan rancangan PCB. Dari sudut pandangan perkakasan, litar antaramuka Ethernet kebanyakan terdiri dari kawalan MAC (Media Access Controlleroler) dan antaramuka lapisan fizikal (Lapisan Fizik, PHY). Kebanyakan pemproses termasuk kawalan MAC Ethernet, tetapi tidak menyediakan antaramuka lapisan fizikal, jadi cip fizikal luaran diperlukan untuk menyediakan saluran akses Ethernet. Hadapi sirkuit antaramuka yang rumit, saya percaya semua jurutera perkakasan mahu tahu bagaimana sirkuit perkakasan dilaksanakan pada PCB.

Figur 1 menunjukkan aplikasi biasa Ethernet. Rancangan PCB kita pada dasarnya ditetapkan dan dijalankan mengikut diagram blok ini. Sekarang kita akan guna diagram blok ini untuk menjelaskan secara terperinci titik utama bentangan dan laluan berkaitan Ethernet.

Aplikasi tipik bagi Ethernet Figure 1

1. Figure 2 Diagram bentangan PCB dan kawat sirkuit rujukan pengubah port rangkaian tidak terintegrasi dalam sambungan port rangkaian. Figur 2 berikut memperkenalkan titik yang perlu diberikan perhatian kepada bentangan dan kabel litar Ethernet.

Gambar 2 bentangan PCB dan rujukan wayar litar di mana pengubah tidak terintegrasi dalam sambungan port rangkaian

a) Jarak antara RJ45 dan pengubah seharusnya singkat yang mungkin. Oscilator kristal sepatutnya jauh dari antaramuka, pinggir PCB dan peranti frekuensi tinggi lain, jejak atau komponen magnetik. Jarak antara cip lapisan PHY dan pengubah sepatutnya pendek yang mungkin. Mengingat bentangan keseluruhan, ini mungkin lebih sukar untuk dipenuhi, tetapi jarak maksimum diantaranya adalah kira-kira 10~12cm. Prinsip bentangan peranti biasanya ditempatkan mengikut arah aliran isyarat, dan tidak boleh berputar;

b) Penapis kuasa cip lapisan PHY dirancang sesuai dengan keperluan cip. Biasanya, kondensator pemisah ditempatkan pada setiap terminal kuasa. Mereka boleh menyediakan laluan impedance rendah untuk isyarat dan mengurangkan resonansi antara bekalan kuasa dan pesawat tanah. Main peran pemisahan dan bypass, sehingga perlu memastikan kawasan loop yang terdiri dari kondensator, jejak, vias, dan pads kondensator pemisahan dan bypass adalah sebanyak mungkin, dan induktan lead adalah sebanyak mungkin;

c) Kondensator penapis bagi tekan tengah sisi cip lapisan PHY bagi pengubah port rangkaian ke tanah seharusnya hampir mungkin ke pin pengubah untuk memastikan pemimpin yang paling pendek dan induktan yang paling kecil yang disebarkan;

d) Keperlawanan mod umum dan kondensator tegangan tinggi di sisi antaramuka pengubah port rangkaian ditempatkan dekat dengan tapak tengah, dan kawat pendek dan tebal (â¥15mil);

e) Dua sisi penukar perlu memotong tanah: iaitu, asas sambungan RJ45 dan kola sekunder penukar menggunakan tanah terpisah terpisah, kawasan pengasingan lebih dari 100 mil, dan tiada bekalan tenaga dan lapisan tanah di bawah kawasan pengasingan ini. Proses segmen ini adalah untuk mencapai pengasingan antara utama dan sekunder, dan gangguan dari sumber kawalan dipasang ke sekunder melalui pesawat rujukan;

f) Garis kuasa cahaya indikator dan garis isyarat pemacu dijalurkan bersebelahan satu sama lain untuk minimumkan kawasan loop. Cahaya penunjuk dan garis perbezaan patut dipisahkan sesuai dengan yang diperlukan, dan kedua-dua patut disimpan pada jarak yang cukup. Jika ada ruang, ia boleh dipisahkan oleh GND;

g) Penegang dan kondensator yang digunakan untuk menyambung GND dan PGND patut ditempatkan di kawasan bahagian tanah.

2. Garis isyarat Ethernet dalam bentuk pasangan berbeza (Rx ±, Tx ±). Garis berbeza mempunyai penolakan mod umum kuat dan kemampuan anti-gangguan kuat, tetapi jika kabel tidak betul, ia akan membawa integriti isyarat serius. Masalah seksual. Mari kita perkenalkan titik pemprosesan garis perbezaan satu per satu:

a) Berikan keutamaan untuk melukis pasangan perbezaan Rx ±, Tx ±, cuba untuk menjaga pasangan perbezaan selari, panjang sama, dan jarak pendek, dan mengelak vias dan salib. Kerana faktor seperti distribusi pin, vias, dan ruang kabel, panjang garis perbezaan mungkin tidak sepadan, masa akan dipindahkan, dan gangguan mod umum akan diperkenalkan, yang akan mengurangi kualiti isyarat. Oleh itu, perlu membalas ketidaksepadan pasangan perbezaan untuk sepadan panjang garis. Perbezaan panjang biasanya dikawal dalam 5 mil. Prinsip pembayaran adalah di mana perbezaan panjang dibayar;

b) Apabila keperluan kelajuan tinggi, kawalan pengendalian pasangan perbezaan Rx ±, Tx ± diperlukan, biasanya pengendalian dikawal pada 100Ω±10%;

c) Keperlawanan terminal isyarat berbeza (49.9Ω, beberapa cip lapisan PHY mungkin tidak) mesti diletakkan dekat dengan pins Rx ± dan Tx ± cip lapisan PHY, yang lebih baik menghapuskan refleksi isyarat dalam kabel komunikasi;

d) Kondensator penapis pada pasangan perbezaan mesti ditempatkan secara simetrik, jika tidak mod perbezaan boleh ditukar ke mod biasa, menyebabkan bunyi mod biasa, dan mesti tiada barang semasa menjalankan rute, supaya terdapat penghalangan yang baik bunyi frekuensi tinggi.

3. Bentangan PCB dan kabel sirkuit Ethernet dengan pengubah yang terintegrasi dalam sambungan jauh lebih mudah daripada yang tanpa integrasi. Gambar 3 di bawah ialah diagram rujukan PCB bagi sirkuit port rangkaian dengan sambungan terpasang:

Gambar 3 Bentangan PCB port rangkaian dan diagram rujukan wayar bagi sambungan terpasang

Seperti yang boleh dilihat dari figura di atas, perbezaan antara Figur 3 dan Figur 1 ialah pengubah port rangkaian dilupakan, dan yang lain adalah kira-kira sama. Perbezaannya terutama diselarang dalam pengubah port rangkaian telah disertai ke dalam sambungan, jadi pesawat tanah tidak perlu dibahagi, tetapi kita masih perlu menyambungkan shell mesin disertai ke pesawat tanah terus menerus.

Bentangan dan laluan Ethernet adalah kira-kira sama. Layout PCB yang baik tidak hanya boleh memastikan prestasi sirkuit, tetapi juga meningkatkan prestasi sirkuit.