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上世紀(ji)70年代以太網(wang)誕(dan)生(sheng)了，發展至如今我們(men)對它并不陌生(sheng)，浮現在現代化(hua)生(sheng)活的每一個(ge)角(jiao)落，或許正因它的無(wu)所不在讓其(qi)帶著(zhu)神秘的色彩，今天(tian)我們(men)將從其(qi)中一個(ge)角(jiao)度揭(jie)開其(qi)神秘的面(mian)紗。

　　我們現今使用的網絡接口均為，目(mu)前(qian)(qian)大(da)(da)部分處理器(qi)都支持以(yi)(yi)太(tai)網(wang)口(kou)。目(mu)前(qian)(qian)以(yi)(yi)太(tai)網(wang)按(an)照(zhao)速率主要包括10M、10/100M、1000M三(san)種接(jie)(jie)口(kou)，10M應(ying)用已經很少，基本為10/100M所代替。目(mu)前(qian)(qian)我司產(chan)品的(de)以(yi)(yi)太(tai)網(wang)接(jie)(jie)口(kou)類型主要采用雙絞線的(de)RJ45接(jie)(jie)口(kou)，且(qie)基本應(ying)用于工(gong)控(kong)(kong)(kong)(kong)領(ling)域(yu)，因(yin)工(gong)控(kong)(kong)(kong)(kong)領(ling)域(yu)的(de)特殊(shu)性，所以(yi)(yi)我們對以(yi)(yi)太(tai)網(wang)的(de)器(qi)件選型以(yi)(yi)及PCB設計相(xiang)當考究。從硬件的(de)角度看，以(yi)(yi)太(tai)網(wang)接(jie)(jie)口(kou)電(dian)路(lu)主要由MAC(Media Access Controlleroler)控(kong)(kong)(kong)(kong)制和物理層接(jie)(jie)口(kou)(Physical Layer，PHY)兩大(da)(da)部分構成(cheng)。大(da)(da)部分處理器(qi)內部包含了以(yi)(yi)太(tai)網(wang)MAC控(kong)(kong)(kong)(kong)制，但并不提供(gong)物理層接(jie)(jie)口(kou)，故需(xu)外接(jie)(jie)一(yi)片(pian)物理芯片(pian)以(yi)(yi)提供(gong)以(yi)(yi)太(tai)網(wang)的(de)接(jie)(jie)入(ru)通道。面對如此復雜的(de)接(jie)(jie)口(kou)電(dian)路(lu)，相(xiang)信(xin)各位硬件工(gong)程師們都想知道該硬件電(dian)路(lu)如何在PCB上實現。

　　下圖(tu) 1以太網的(de)典型應用(yong)。我們的(de)PCB設計基本是按照(zhao)這個(ge)框(kuang)圖(tu)來(lai)布(bu)局(ju)布(bu)線(xian)，下面(mian)我們就以這個(ge)框(kuang)圖(tu)詳(xiang)解以太網有關的(de)布(bu)局(ju)布(bu)線(xian)要點。

　　圖 1 以(yi)太網(wang)典型應用(yong)

　　1. 圖 2網口(kou)變(bian)壓器(qi)沒(mei)有(you)集成在(zai)網口(kou)連接器(qi)里的參考電(dian)(dian)路(lu)PCB布局、布線圖，下面就以圖 2介紹(shao)以太網電(dian)(dian)路(lu)的布局、布線需注意的要點。

　　圖 2變壓(ya)器(qi)沒(mei)有(you)集成在網口連接(jie)器(qi)的電路PCB布局、布線參考

　　a) RJ45和變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)(qi)之(zhi)間的(de)(de)距(ju)離(li)(li)盡可(ke)能(neng)(neng)的(de)(de)短(duan)，晶振(zhen)遠離(li)(li)接口、PCB邊緣和其他(ta)的(de)(de)高頻(pin)設(she)備、走線(xian)或磁性元件周圍，PHY層芯片和變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)(qi)之(zhi)間的(de)(de)距(ju)離(li)(li)盡可(ke)能(neng)(neng)短(duan)，但有時為(wei)了顧全整體(ti)布(bu)局，這一(yi)點可(ke)能(neng)(neng)比較難滿足，但他(ta)們之(zhi)間的(de)(de)距(ju)離(li)(li)最大約10~12cm，器(qi)(qi)件布(bu)局的(de)(de)原則是通常按(an)照信號流向放置，切(qie)不可(ke)繞來繞去;

　　b) PHY層芯(xin)(xin)片的(de)(de)電(dian)(dian)源濾波按照要芯(xin)(xin)片要求(qiu)設計，通(tong)常每個(ge)電(dian)(dian)源端都需(xu)放(fang)置一個(ge)退耦(ou)電(dian)(dian)容(rong)，他們可以為信號提供(gong)一個(ge)低阻抗(kang)通(tong)路，減小電(dian)(dian)源和(he)地平面(mian)間的(de)(de)諧振，為了讓電(dian)(dian)容(rong)起到去(qu)耦(ou)和(he)旁(pang)路的(de)(de)作用，故要保證退耦(ou)和(he)旁(pang)路電(dian)(dian)容(rong)由(you)電(dian)(dian)容(rong)、走線、過孔(kong)、焊(han)盤組(zu)成(cheng)的(de)(de)環路面(mian)積盡(jin)(jin)量小，保證引(yin)線電(dian)(dian)感盡(jin)(jin)量小;

　　c) 網(wang)口(kou)變壓器(qi)PHY層芯片側中(zhong)心抽頭對地的濾波電容(rong)要盡量靠近變壓器(qi)管腳，保(bao)證引線最(zui)短，分布電感最(zui)小;

　　d) 網口(kou)變壓(ya)器接口(kou)側的共模電(dian)阻和高壓(ya)電(dian)容靠近中心(xin)抽(chou)頭放(fang)置，走(zou)線短(duan)而(er)粗(≥15mil);

　　e) 變(bian)壓器(qi)的兩邊需要割(ge)地：即RJ45連接座和變(bian)壓器(qi)的次級(ji)線圈用單(dan)獨(du)的隔離地，隔離區域100mil以(yi)上，且(qie)在這個隔離區域下沒有電源(yuan)和地層存在。這樣做分割(ge)處理(li)，就(jiu)是為(wei)了達到初、次級(ji)的隔離，控制源(yuan)端的干(gan)擾通過(guo)參考平面(mian)耦合到次級(ji);

　　f) 指示(shi)燈的電源線(xian)和驅動信號線(xian)相鄰走(zou)線(xian)，盡(jin)量減小(xiao)環路面積(ji)。指示(shi)燈和差(cha)分線(xian)要(yao)進(jin)行必要(yao)的隔離，兩(liang)者要(yao)保證(zheng)足夠的距離，如有空間(jian)可用GND隔開;

　　g) 用于(yu)連接GND和PGND的電阻及電容(rong)需放(fang)置地分割區域。

　　2. 以(yi)太網的信號線是以(yi)差(cha)分對(dui)(Rx±、Tx±)的形式存在(zai)，差(cha)分線具有很強(qiang)共模抑制能力，抗干擾(rao)能力強(qiang)，但是如(ru)果布線不當，將會帶來嚴重的信號完整性問題。下面我們來一(yi)一(yi)介紹差(cha)分線的處理要點：

　　a) 優先繪(hui)制Rx±、Tx±差(cha)(cha)(cha)(cha)分(fen)對(dui)，盡量保持差(cha)(cha)(cha)(cha)分(fen)對(dui)平行、等長、短(duan)距，避免過孔(kong)、交叉。由(you)于管腳(jiao)分(fen)布、過孔(kong)、以及走(zou)線(xian)空間等因(yin)素存在使得差(cha)(cha)(cha)(cha)分(fen)線(xian)長易不匹配(pei)，時序會(hui)發(fa)生偏(pian)移，還會(hui)引入(ru)共模干擾，降低(di)信號質(zhi)量。所以，相應的要對(dui)差(cha)(cha)(cha)(cha)分(fen)對(dui)不匹配(pei)的情況(kuang)作(zuo)出補償，使其(qi)線(xian)長匹配(pei)，長度(du)差(cha)(cha)(cha)(cha)通常控(kong)制在5mil以內(nei)，補償原則是哪(na)里(li)(li)出現長度(du)差(cha)(cha)(cha)(cha)補償哪(na)里(li)(li);

　　b) 當(dang)速度要求高時需對Rx±、Tx±差分對進行(xing)阻抗(kang)控制(zhi)，通常阻抗(kang)控制(zhi)在(zai)100Ω±10%;

　　c) 差分信(xin)號(hao)終(zhong)端電阻(49.9Ω，有的(de)(de)PHY層芯片可能沒有)必須靠近PHY層芯片的(de)(de)Rx±、Tx±管(guan)腳放置，這樣能更好的(de)(de)消除通信(xin)電纜(lan)中的(de)(de)信(xin)號(hao)反射;

　　d) 差(cha)分線(xian)對(dui)(dui)上的(de)濾波(bo)電容必須(xu)對(dui)(dui)稱放置(zhi)，否則差(cha)模可能(neng)(neng)轉成(cheng)共模，帶來共模噪聲，且其走線(xian)時不(bu)能(neng)(neng)有stub ，這樣才能(neng)(neng)對(dui)(dui)高頻噪聲有良(liang)好的(de)抑制能(neng)(neng)力。

　　3. 變壓器集成在(zai)連接器的以太網電路的PCB布(bu)局(ju)、布(bu)線較不集成的相對(dui)簡單很多，下圖 3是采用一體化連接器的網口電路的PCB布(bu)局(ju)、布(bu)線參考圖：

　　圖(tu) 3一(yi)體化連接(jie)器的網(wang)口PCB布局、布線參(can)考圖(tu)

　　從上(shang)圖可以看出，圖 3和圖 1的不同(tong)(tong)之處(chu)(chu)(chu)在于少了網(wang)口(kou)(kou)變壓(ya)(ya)器，其它大體(ti)相同(tong)(tong)。不同(tong)(tong)之處(chu)(chu)(chu)主要體(ti)現(xian)在網(wang)口(kou)(kou)變壓(ya)(ya)器已集成至(zhi)連接(jie)器里，所以地(di)平(ping)面無需(xu)進行(xing)分(fen)割處(chu)(chu)(chu)理，但(dan)我們(men)依然需(xu)要將一(yi)體(ti)化連機器的外殼(ke)連接(jie)到連續的地(di)平(ping)面上(shang)。

　　以(yi)太網布局布線(xian)方面的要(yao)大致(zhi)就這些(xie)，好的PCB布局布線(xian)不僅(jin)可以(yi)保證電路性(xing)能(neng)，還可以(yi)提(ti)高電路性(xing)能(neng)，筆(bi)者水平有限，不足之處歡迎指(zhi)正交流。