PCB新聞 - 電路板廠電路板以太網介面的實現

以太網誕生於20世紀70年代, 今天，我們對此並不陌生. 它已經出現在現代生活的每個角落. 也許正是因為它無處不在，才使它神秘莫測. 今天, 編輯 電路板廠 其中一個天使會揭開它的神秘面紗嗎.

我們今天使用的網路介面都是以太網介面, 現時大多數處理器都支持以太網介面. 現時, 以太網主要包括3個1.0M介面, 10/100米, 和1000米. 1000萬應用程序非常少, 基本上被10個/100米. 現時, 我方產品以太網介面類別型主要採用雙絞線RJ45介面, 基本用於工業控制領域. 由於工業控制領域的特殊性, 我們在選擇以太網設備和 PCB設計. 從硬體的角度來看, the Ethernet interface circuit is mainly composed of MAC (Media Access Controlleroler) control and physical layer interface (Physical Layer, PHY). 大多數處理器包括以太網MAC控制, 但不提供實體層介面, 囙此，需要一個外部物理晶片來提供以太網接入通道. 面對如此複雜的介面電路, 我相信所有硬體工程師都想知道硬體電路是如何在PCB上實現的.

圖1顯示了以太網的典型應用. 我們的 PCB設計 基本上是根據此框圖進行佈局和佈線的. 現在，我們將使用此框圖詳細說明與以太網相關的佈局和路由的要點.

圖1以太網的典型應用

1. 圖2 PCB佈局 以及未集成在網絡埠連接器中的網絡埠變壓器參攷電路的接線圖. 下圖2介紹了以太網電路的佈局和佈線需要注意的要點.

Figure 2 PCB佈局 and wiring reference of the circuit where the transformer is not integrated in the network port connector

a）RJ45和變壓器之間的距離應盡可能短。 晶體振盪器應遠離介面、PCB邊緣和其他高頻器件、跡線或磁性元件。 PHY層晶片與變壓器之間的距離應盡可能短。 考慮到整體佈局，這可能更難滿足，但兩者之間的最大距離約為10～12cm。 設備佈置的原則通常是根據訊號流向放置，不得四處走動；

b）根據PHY層晶片的要求，設計了功率濾波器。 通常，在每個電源端子上放置一個去耦電容器。 它們可以為訊號提供低阻抗路徑，並减少電源和接地層之間的諧振。 起到去耦和旁路的作用，囙此必須確保由去耦和旁路電容器的電容、跡線、過孔和焊盤組成的回路面積盡可能小，引線電感盡可能小；

c）網絡埠變壓器PHY層晶片側中心抽頭對地的濾波電容應盡可能靠近變壓器引脚，以確保最短的引線和最小的分佈電感；

d）網口變壓器介面側的共模電阻和高壓電容器靠近中心抽頭，接線短而粗（15mil）；

e）變壓器兩側需切地：即RJ45連接座和變壓器二次線圈採用單獨的隔離接地，隔離面積大於100mil，該隔離區下無電源和接地層。 該分割過程是為了實現一次和二次之間的隔離，來自控制源的干擾通過基準面耦合到二次；

f）指示燈的電源線和驅動訊號線彼此相鄰，以最小化環路面積。 必要時，應將指示燈和差分線路分開，並使二者保持足够的距離。 如果有空間，可以用GND隔開；

g）用於連接GND和PGND的電阻器和電容器應放置在接地分區區域。

2、以太網訊號線採用差分對的形式（Rx±、Tx±）。 差動線路具有很强的共模抑制能力和抗干擾能力，但如果佈線不當，將帶來嚴重的信號完整性。 性問題。 下麵我們逐一介紹一下微分線的處理要點：

a）優先繪製Rx±、Tx±差分對，儘量保持差分對平行、等長、短距離，避免過孔和交叉。 由於引脚分佈、過孔和佈線空間等因素，差分線的長度可能不匹配，定時將發生偏移，並引入共模干擾，從而降低訊號質量。 囙此，有必要補償差分對的失配，以匹配線長度。 長度差通常控制在5mil以內。 補償原則是補償長度差；

b）當速度要求較高時，需要對Rx±、Tx±差分對進行阻抗控制，通常將阻抗控制在100°±10%；

c）差分訊號終端電阻（49.9Î），一些PHY層晶片可能沒有）必須放置在靠近PHY層晶片的Rx和Tx引脚的位置，這樣可以更好地消除通信電纜中的訊號反射；

d）差分對上的濾波電容器必須對稱放置，否則差分模可能會轉換為共模，造成共模雜訊，佈線時不得留有短截線，以更好地抑制高頻雜訊。

3. 這個 PCB佈局 並且，帶有集成在連接器中的變壓器的以太網電路的佈線比沒有集成的以太網電路要簡單得多. 下圖3是 PCB佈局 and wiring reference diagram of the network port circuit with the integrated connector:

Figure 3 Network port PCB佈局 and wiring reference diagram of the integrated connector

從上圖可以看出，圖3和圖1之間的區別在於省略了網絡埠轉換器，其他的基本相同。 區別主要體現在網絡埠變壓器已集成到連接器中，囙此不需要劃分接地層，但我們仍然需要將集成機的外殼連接到連續接地層。

以太網佈局和路由大致相同. A好的 PCB佈局 t不僅可以保證電路效能, 還可以提高電路效能.