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上世纪70年代以太网诞生了，发展至如今昨们对它并不陌生，浮现在现代化生活的每一个角落，大概正因它的无所不在让其带着神秘的色彩，本日我们将从其中一个角度揭开其神秘的面纱。 我们现今使用的网络接口均为，目前大部门处理器都支持以太网口。目前以太网按照速率主要包罗10M、10/100M、1000M三种接口，10M应用已经很少，根本为10/100M所取代。目前我司产物的以太网接口范例主要接纳双绞线的RJ45接口，且基本应用于工控范畴，因工控领域的特殊性，所以我们对以太网的器件选型以及PCB线路板设计相当考究。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC(Media Access Controlleroler)控制和物理层接口(Physical Layer，PHY)两大部分构成。大部分处理器内部包罗了以太网MAC控制，但并不提供物理层接口，故需外接一片物理芯片以提供以太网的接入通道。面临如此复杂的接口电路，相信各位硬件工程师们都想知道该硬件电路如安在PCB上实现。 下图 1以太网的范例应用。我们的PCB设计基本是按照这个框架图来结构布线，下面我们就以这个框图详解以太网有关的布局布线要点。
图 1 以太网典型应用 1. 图 2网口变压器没有集成在网口毗连器里的参考电路PCB布局、布线图，下面就以图 2先容以太网电路的布局、布线需注意的要点。
图 2变压器没有集成在网口连接器的电路PCB布局、布线参考 a) RJ45和变压器之间的隔断尽大概的短，晶振远离接口、PCB边沿和其他的高频设备、走线或磁性元件周围，PHY层芯片和变压器之间的距离尽可能短，但有时为了顾全整体布局，这一点可能比力难满足，但他们之间的距离最约莫10~12cm，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去; b) PHY层芯片的电源滤波按照要芯片要求设计，通常每个电源端都需放置一个退耦电容，他们可以为信号提供一个低阻抗通路，减小电源和地平面间的谐振，为了让电容起到去耦和旁路的作用，故要包管退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路面积只管小，保证引线电感尽量小; c) 网口变压器PHY层芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最小; d) 网口变压器接口侧的共模电阻和高压电容靠近中心抽头放置，走线短而粗(≥15mil); e) 变压器的双方需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈用单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。这样做分割处理，就是为了到达初、次级的隔离，控制源端的干扰通过参考平面耦合到次级; f) 指示灯的电源线和驱动信号线相邻走线，尽量减小环路面积。指示灯和差分线要举行须要的隔离，两者要保证足够的距离，如有空间可用GND隔开; g) 用于连接GND和PGND的电阻及电容需放置地分割区域。 2. 以太网的信号线是以差分对(Rx±、Tx±)的形式存在，差分线具有很强共模抑制能力，抗干扰能力强，但是如果布线不妥，将会带来严重的信号完整性问题。下面我们来一一介绍差分线的处理要点： a) 优先绘制Rx±、Tx±差分对，尽量保持差分对平行、等长、短距，制止过孔、交织。由于管脚分布、过孔、以及走线空间等因素存在使得差分线长易不匹配，时序会发生偏移，还会引入共模干扰，低沉信号质量。所以，相应的要对差分对不匹配的情况作出赔偿，使其线长匹配，长度差通常控制在5mil以内，补偿原则是哪里出现长度差补偿哪里; b) 当速度要求高时需对Rx±、Tx±差分对进行阻抗控制，通常阻抗控制在100Ω±10%; c) 差分信号终端电阻(49.9Ω，有的PHY层芯片可能没有)必须靠近PHY层芯片的Rx±、Tx±管脚放置，这样能更好的消除通信电缆中的信号反射; d) 差分线对上的滤波电容必须对称放置，否则差模可能转成共模，带来共模噪声，且其走线时不能有stub ，这样才气对高频噪声有良好的抑制能力。
3. 变压器集成在连接器的以太网电路的PCB布局、布线较不集成的相对简朴许多，下图 3是采用一体化连接器的网口电路的PCB布局、布线参考图：
图 3一体化连接器的网口PCB布局、布线参考图 从上图可以看出，图 3和图 1的差别之处在于少了网口变压器，其它大要相同。不同之处主要体现在网口变压器已集成至连接器里，所以地平面无需进行分割处理，但我们依然需要将一体化连呆板的外壳连接到一连的地平面上。 以太网布局布线方面的要大抵就这些，好的PCB布局布线不但可以保证电路性能，还可以提高电路性能，笔者水平有限，不敷之处接待指正交换。 技能资料出处:ofweek |
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