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上(shang)世紀70年代(dai)以太(tai)網誕(dan)生(sheng)了，發展(zhan)至如今我們(men)(men)對它并不陌生(sheng)，浮現在現代(dai)化生(sheng)活(huo)的(de)(de)(de)每一個(ge)角落，或許(xu)正因它的(de)(de)(de)無所(suo)不在讓其(qi)帶著神(shen)秘(mi)的(de)(de)(de)色彩，今天我們(men)(men)將從其(qi)中一個(ge)角度揭開其(qi)神(shen)秘(mi)的(de)(de)(de)面紗。

　　我們現今使用的網絡接口均為，目(mu)前大(da)部(bu)(bu)分(fen)處(chu)理(li)(li)器都(dou)(dou)支持(chi)以太(tai)(tai)網口(kou)。目(mu)前以太(tai)(tai)網按(an)照速率(lv)主(zhu)要(yao)包括10M、10/100M、1000M三種(zhong)接口(kou)，10M應(ying)用(yong)已經(jing)很少，基本(ben)(ben)為(wei)10/100M所代(dai)替。目(mu)前我(wo)司產品(pin)的(de)以太(tai)(tai)網接口(kou)類型主(zhu)要(yao)采用(yong)雙絞線(xian)的(de)RJ45接口(kou)，且基本(ben)(ben)應(ying)用(yong)于工(gong)控(kong)領域，因工(gong)控(kong)領域的(de)特殊(shu)性，所以我(wo)們對(dui)以太(tai)(tai)網的(de)器件(jian)選型以及PCB設計相(xiang)(xiang)當考究(jiu)。從硬(ying)(ying)件(jian)的(de)角度看，以太(tai)(tai)網接口(kou)電(dian)(dian)路主(zhu)要(yao)由MAC(Media Access Controlleroler)控(kong)制和物(wu)理(li)(li)層(ceng)(ceng)接口(kou)(Physical Layer，PHY)兩大(da)部(bu)(bu)分(fen)構成。大(da)部(bu)(bu)分(fen)處(chu)理(li)(li)器內部(bu)(bu)包含(han)了(le)以太(tai)(tai)網MAC控(kong)制，但并不提供(gong)(gong)物(wu)理(li)(li)層(ceng)(ceng)接口(kou)，故需外接一片(pian)物(wu)理(li)(li)芯片(pian)以提供(gong)(gong)以太(tai)(tai)網的(de)接入通(tong)道。面對(dui)如(ru)(ru)此復雜的(de)接口(kou)電(dian)(dian)路，相(xiang)(xiang)信各位硬(ying)(ying)件(jian)工(gong)程師們都(dou)(dou)想知道該(gai)硬(ying)(ying)件(jian)電(dian)(dian)路如(ru)(ru)何(he)在PCB上實現。

　　下(xia)圖(tu) 1以太(tai)網的(de)典型應用。我們(men)的(de)PCB設計基本(ben)是按照這個框圖(tu)來布局(ju)布線(xian)(xian)，下(xia)面我們(men)就以這個框圖(tu)詳(xiang)解以太(tai)網有關的(de)布局(ju)布線(xian)(xian)要(yao)點。

　　圖 1 以太網典型應用

　　1. 圖(tu) 2網口變(bian)壓器沒(mei)有集成在網口連接器里(li)的(de)參考電路(lu)PCB布(bu)局、布(bu)線圖(tu)，下面就以圖(tu) 2介(jie)紹以太網電路(lu)的(de)布(bu)局、布(bu)線需注意的(de)要點。

　　圖 2變壓器沒有集成(cheng)在網口(kou)連接器的(de)電路PCB布局、布線參考

　　a) RJ45和(he)變壓器(qi)之間的距離(li)盡可(ke)(ke)(ke)能的短(duan)(duan)，晶振遠離(li)接口、PCB邊緣(yuan)和(he)其他的高頻(pin)設(she)備、走線或磁性(xing)元件周圍，PHY層(ceng)芯片和(he)變壓器(qi)之間的距離(li)盡可(ke)(ke)(ke)能短(duan)(duan)，但有時為了顧全整體(ti)布局，這一點可(ke)(ke)(ke)能比較(jiao)難(nan)滿足，但他們(men)之間的距離(li)最(zui)大約10~12cm，器(qi)件布局的原則是通常按照信號流向放置(zhi)，切(qie)不可(ke)(ke)(ke)繞來繞去;

　　b) PHY層芯片的(de)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)濾(lv)波按照要芯片要求設計，通常每個(ge)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)端都需放置一個(ge)退耦電(dian)(dian)(dian)容(rong)，他們可(ke)以為信(xin)號提(ti)供一個(ge)低(di)阻(zu)抗通路，減小(xiao)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)和(he)地平面(mian)間的(de)諧(xie)振(zhen)，為了讓電(dian)(dian)(dian)容(rong)起到去耦和(he)旁路的(de)作用，故要保證退耦和(he)旁路電(dian)(dian)(dian)容(rong)由(you)電(dian)(dian)(dian)容(rong)、走線(xian)、過孔、焊盤組成的(de)環路面(mian)積盡量小(xiao)，保證引線(xian)電(dian)(dian)(dian)感盡量小(xiao);

　　c) 網口變壓器(qi)PHY層芯片側中心抽頭(tou)對地的濾波電(dian)容要盡量靠近變壓器(qi)管腳(jiao)，保(bao)證引線最短，分布電(dian)感(gan)最小;

　　d) 網口變壓(ya)器接口側的共模電(dian)阻和高壓(ya)電(dian)容(rong)靠(kao)近中心抽頭放置，走(zou)線(xian)短(duan)而(er)粗(≥15mil);

　　e) 變壓器的(de)兩(liang)邊(bian)需要割(ge)地：即RJ45連接座和變壓器的(de)次(ci)級線(xian)圈(quan)用單獨的(de)隔離地，隔離區域(yu)(yu)100mil以(yi)上，且在(zai)(zai)這(zhe)個隔離區域(yu)(yu)下沒有電源和地層(ceng)存在(zai)(zai)。這(zhe)樣做分割(ge)處理，就是為了達到(dao)初、次(ci)級的(de)隔離，控(kong)制源端(duan)的(de)干擾(rao)通過參(can)考平面耦(ou)合到(dao)次(ci)級;

　　f) 指示燈的電源(yuan)線(xian)(xian)和(he)驅(qu)動信號線(xian)(xian)相鄰(lin)走線(xian)(xian)，盡量減(jian)小環路面積。指示燈和(he)差(cha)分線(xian)(xian)要進行必要的隔離(li)，兩(liang)者要保證足夠(gou)的距離(li)，如有空(kong)間可用GND隔開;

　　g) 用于連接(jie)GND和PGND的電阻及電容需放置(zhi)地分割(ge)區域。

　　2. 以太(tai)網的(de)信號(hao)線(xian)是(shi)以差(cha)分(fen)(fen)對(Rx±、Tx±)的(de)形式存在，差(cha)分(fen)(fen)線(xian)具有很強共模抑制能力，抗干擾能力強，但是(shi)如果(guo)布(bu)線(xian)不當，將會帶來嚴重的(de)信號(hao)完整性問題(ti)。下面我們來一(yi)一(yi)介紹差(cha)分(fen)(fen)線(xian)的(de)處理要點(dian)：

　　a) 優先繪制(zhi)Rx±、Tx±差(cha)分對(dui)，盡量保(bao)持差(cha)分對(dui)平行、等長(chang)、短(duan)距，避(bi)免過孔(kong)、交(jiao)叉。由于管腳分布、過孔(kong)、以(yi)及走(zou)線(xian)空間等因素存在(zai)使(shi)得差(cha)分線(xian)長(chang)易不(bu)匹配(pei)(pei)，時序(xu)會發生偏(pian)移，還(huan)會引入共模干擾(rao)，降低信(xin)號質量。所以(yi)，相(xiang)應的要對(dui)差(cha)分對(dui)不(bu)匹配(pei)(pei)的情況作(zuo)出補償，使(shi)其(qi)線(xian)長(chang)匹配(pei)(pei)，長(chang)度差(cha)通常控(kong)制(zhi)在(zai)5mil以(yi)內，補償原則是(shi)哪(na)里(li)出現長(chang)度差(cha)補償哪(na)里(li);

　　b) 當速度要求(qiu)高時需對Rx±、Tx±差分對進行(xing)阻(zu)抗控制，通(tong)常阻(zu)抗控制在(zai)100Ω±10%;

　　c) 差分信(xin)(xin)號(hao)終端電(dian)阻(49.9Ω，有的(de)PHY層芯片可能沒有)必須靠近PHY層芯片的(de)Rx±、Tx±管腳(jiao)放置，這(zhe)樣能更好的(de)消除通(tong)信(xin)(xin)電(dian)纜(lan)中的(de)信(xin)(xin)號(hao)反射;

　　d) 差分線(xian)對上的濾波電容(rong)必須對稱放置，否則(ze)差模可(ke)能(neng)(neng)轉成共模，帶來共模噪聲，且其走線(xian)時不能(neng)(neng)有stub ，這樣(yang)才能(neng)(neng)對高頻噪聲有良好的抑制能(neng)(neng)力。

　　3. 變壓器(qi)集成在連接器(qi)的(de)(de)(de)以太網(wang)電(dian)路的(de)(de)(de)PCB布(bu)(bu)局、布(bu)(bu)線較不集成的(de)(de)(de)相(xiang)對簡單很(hen)多，下圖(tu) 3是(shi)采用(yong)一體(ti)化連接器(qi)的(de)(de)(de)網(wang)口電(dian)路的(de)(de)(de)PCB布(bu)(bu)局、布(bu)(bu)線參考圖(tu)：

　　圖(tu)(tu) 3一體化(hua)連接器的網口PCB布(bu)局、布(bu)線參考(kao)圖(tu)(tu)

　　從上圖(tu)(tu)可(ke)以(yi)看出，圖(tu)(tu) 3和圖(tu)(tu) 1的不同(tong)之處(chu)在于少了網(wang)口(kou)變壓(ya)器，其它大(da)體(ti)(ti)相同(tong)。不同(tong)之處(chu)主要體(ti)(ti)現(xian)在網(wang)口(kou)變壓(ya)器已集成至(zhi)連(lian)接(jie)器里，所以(yi)地(di)(di)平(ping)面無需進行分割處(chu)理(li)，但我們依然需要將一體(ti)(ti)化連(lian)機器的外殼(ke)連(lian)接(jie)到連(lian)續的地(di)(di)平(ping)面上。

　　以太網布(bu)局布(bu)線方面的要大致就這些，好的PCB布(bu)局布(bu)線不僅可以保證電路性能，還可以提高電路性能，筆者水(shui)平有(you)限(xian)，不足之處歡迎指正交(jiao)流。