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上世(shi)紀(ji)70年代(dai)以太網誕(dan)生(sheng)了，發展至如今我們(men)對它并不陌生(sheng)，浮現在(zai)現代(dai)化生(sheng)活的每一個(ge)角(jiao)落，或許正因(yin)它的無所不在(zai)讓其帶著神(shen)秘的色(se)彩，今天我們(men)將從其中一個(ge)角(jiao)度揭開其神(shen)秘的面紗。

　　我們現今使用的網絡接口均為，目前(qian)大(da)部(bu)分處理(li)器都(dou)支(zhi)持(chi)以(yi)(yi)太網(wang)(wang)(wang)口(kou)(kou)(kou)。目前(qian)以(yi)(yi)太網(wang)(wang)(wang)按(an)照速率主要(yao)包括10M、10/100M、1000M三(san)種接口(kou)(kou)(kou)，10M應(ying)用已經很少，基(ji)本為10/100M所(suo)(suo)代替。目前(qian)我司產品(pin)的(de)(de)(de)以(yi)(yi)太網(wang)(wang)(wang)接口(kou)(kou)(kou)類型主要(yao)采(cai)用雙絞線的(de)(de)(de)RJ45接口(kou)(kou)(kou)，且基(ji)本應(ying)用于工(gong)控(kong)領域(yu)，因(yin)工(gong)控(kong)領域(yu)的(de)(de)(de)特殊性，所(suo)(suo)以(yi)(yi)我們對以(yi)(yi)太網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)器件(jian)選型以(yi)(yi)及PCB設計相當考究。從硬件(jian)的(de)(de)(de)角度看，以(yi)(yi)太網(wang)(wang)(wang)接口(kou)(kou)(kou)電(dian)路主要(yao)由MAC(Media Access Controlleroler)控(kong)制(zhi)和(he)物理(li)層(ceng)接口(kou)(kou)(kou)(Physical Layer，PHY)兩大(da)部(bu)分構成。大(da)部(bu)分處理(li)器內部(bu)包含了以(yi)(yi)太網(wang)(wang)(wang)MAC控(kong)制(zhi)，但并不提供物理(li)層(ceng)接口(kou)(kou)(kou)，故需外(wai)接一(yi)片(pian)物理(li)芯片(pian)以(yi)(yi)提供以(yi)(yi)太網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)接入(ru)通道。面對如此復雜(za)的(de)(de)(de)接口(kou)(kou)(kou)電(dian)路，相信(xin)各位硬件(jian)工(gong)程師們都(dou)想知道該(gai)硬件(jian)電(dian)路如何在PCB上實現。

　　下(xia)圖(tu) 1以(yi)太網(wang)的典型應用(yong)。我(wo)們的PCB設計基(ji)本是按照這(zhe)個(ge)(ge)框圖(tu)來布(bu)(bu)局布(bu)(bu)線，下(xia)面我(wo)們就以(yi)這(zhe)個(ge)(ge)框圖(tu)詳解以(yi)太網(wang)有關的布(bu)(bu)局布(bu)(bu)線要點。

　　圖 1 以太網典型應(ying)用

　　1. 圖 2網口(kou)變壓器(qi)沒(mei)有集成在網口(kou)連(lian)接器(qi)里的參考電(dian)路PCB布局(ju)、布線(xian)圖，下面就以(yi)圖 2介紹以(yi)太網電(dian)路的布局(ju)、布線(xian)需注意的要點。

　　圖(tu) 2變壓器沒有集成在網(wang)口(kou)連接器的(de)電路PCB布局、布線參考

　　a) RJ45和變壓(ya)器(qi)之間(jian)的(de)(de)距(ju)離盡可(ke)能的(de)(de)短，晶振遠離接口、PCB邊緣(yuan)和其(qi)他(ta)的(de)(de)高頻(pin)設(she)備、走線(xian)或磁性元件周圍(wei)，PHY層芯(xin)片(pian)和變壓(ya)器(qi)之間(jian)的(de)(de)距(ju)離盡可(ke)能短，但有(you)時為了顧全(quan)整體(ti)布(bu)局(ju)(ju)，這一點可(ke)能比較難(nan)滿足，但他(ta)們之間(jian)的(de)(de)距(ju)離最大約10~12cm，器(qi)件布(bu)局(ju)(ju)的(de)(de)原則是通常(chang)按照信號流向放置，切不可(ke)繞來(lai)繞去;

　　b) PHY層芯片(pian)的電(dian)源濾(lv)波按照要芯片(pian)要求設(she)計，通(tong)常(chang)每個電(dian)源端都需放(fang)置一個退(tui)耦電(dian)容，他(ta)們可(ke)以為信號(hao)提供一個低阻抗(kang)通(tong)路(lu)，減小(xiao)電(dian)源和地平面間的諧(xie)振，為了讓電(dian)容起到去(qu)耦和旁路(lu)的作用，故要保證(zheng)退(tui)耦和旁路(lu)電(dian)容由電(dian)容、走線(xian)、過孔、焊盤(pan)組成(cheng)的環路(lu)面積盡量小(xiao)，保證(zheng)引線(xian)電(dian)感盡量小(xiao);

　　c) 網(wang)口變壓(ya)(ya)器PHY層芯(xin)片側中(zhong)心(xin)抽(chou)頭對地(di)的濾波電(dian)容(rong)要(yao)盡量靠近變壓(ya)(ya)器管腳，保證引線最短，分布電(dian)感最小(xiao);

　　d) 網口變壓(ya)器接口側的(de)共模電(dian)(dian)阻和高壓(ya)電(dian)(dian)容(rong)靠近(jin)中心抽(chou)頭(tou)放置，走線短而粗(≥15mil);

　　e) 變(bian)壓器(qi)的(de)兩邊需要(yao)割地：即(ji)RJ45連接座和(he)變(bian)壓器(qi)的(de)次級線(xian)圈用單(dan)獨的(de)隔(ge)離(li)地，隔(ge)離(li)區域100mil以上，且在(zai)這(zhe)個隔(ge)離(li)區域下沒有電源和(he)地層(ceng)存在(zai)。這(zhe)樣做分割處(chu)理，就是為了達到(dao)初、次級的(de)隔(ge)離(li)，控制源端的(de)干擾(rao)通過參考平(ping)面耦合到(dao)次級;

　　f) 指示(shi)燈的(de)電源(yuan)線(xian)(xian)和(he)驅動信(xin)號線(xian)(xian)相鄰(lin)走線(xian)(xian)，盡量減小環路(lu)面積。指示(shi)燈和(he)差分線(xian)(xian)要進行必要的(de)隔(ge)離，兩者要保證足夠的(de)距離，如有(you)空間可(ke)用GND隔(ge)開;

　　g) 用于連接GND和PGND的電(dian)阻及電(dian)容(rong)需放(fang)置(zhi)地(di)分割(ge)區域。

　　2. 以太網的(de)信(xin)號線是以差(cha)分(fen)對(Rx±、Tx±)的(de)形(xing)式存(cun)在，差(cha)分(fen)線具有(you)很強共模(mo)抑制能力，抗干擾能力強，但是如(ru)果布線不當，將會帶(dai)來嚴(yan)重的(de)信(xin)號完整性問(wen)題。下面我們(men)來一(yi)一(yi)介紹差(cha)分(fen)線的(de)處理要點：

　　a) 優先繪制Rx±、Tx±差(cha)分(fen)(fen)(fen)對(dui)(dui)，盡(jin)量(liang)保持差(cha)分(fen)(fen)(fen)對(dui)(dui)平(ping)行、等(deng)長、短距，避免過孔、交(jiao)叉。由于管腳分(fen)(fen)(fen)布、過孔、以及(ji)走線(xian)(xian)空間等(deng)因素存在使(shi)得差(cha)分(fen)(fen)(fen)線(xian)(xian)長易不(bu)匹(pi)配，時序會(hui)發生偏移，還會(hui)引入(ru)共模干擾，降低信號(hao)質量(liang)。所以，相(xiang)應(ying)的要對(dui)(dui)差(cha)分(fen)(fen)(fen)對(dui)(dui)不(bu)匹(pi)配的情況作出(chu)補(bu)償，使(shi)其線(xian)(xian)長匹(pi)配，長度差(cha)通常控制在5mil以內，補(bu)償原則(ze)是哪里出(chu)現長度差(cha)補(bu)償哪里;

　　b) 當速度要求高時需對(dui)Rx±、Tx±差分對(dui)進行阻抗(kang)控(kong)制，通常阻抗(kang)控(kong)制在100Ω±10%;

　　c) 差分信(xin)號(hao)終端電阻(49.9Ω，有(you)的PHY層(ceng)芯(xin)片可(ke)能沒有(you))必須靠近PHY層(ceng)芯(xin)片的Rx±、Tx±管(guan)腳放置，這樣能更好的消除通信(xin)電纜中(zhong)的信(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(fou)則差模可(ke)能轉成共模，帶來共模噪聲(sheng)，且(qie)其走(zou)線(xian)時不能有stub ，這(zhe)樣才能對高頻噪聲(sheng)有良(liang)好(hao)的抑制能力(li)。

　　3. 變壓(ya)器集(ji)(ji)成在連接器的(de)以太網(wang)電(dian)路的(de)PCB布(bu)局(ju)、布(bu)線較(jiao)不集(ji)(ji)成的(de)相對簡(jian)單很多，下圖(tu) 3是采(cai)用(yong)一體化連接器的(de)網(wang)口電(dian)路的(de)PCB布(bu)局(ju)、布(bu)線參考圖(tu)：

　　圖 3一(yi)體化連(lian)接器的網口PCB布(bu)局、布(bu)線參考圖

　　從(cong)上圖可以看出，圖 3和圖 1的(de)不(bu)同之處(chu)在于少了(le)網口(kou)變(bian)壓器(qi)(qi)，其它大體(ti)相同。不(bu)同之處(chu)主要(yao)體(ti)現在網口(kou)變(bian)壓器(qi)(qi)已集(ji)成至連(lian)接(jie)器(qi)(qi)里(li)，所以地平面(mian)無需(xu)進行分割處(chu)理，但我們依然需(xu)要(yao)將一體(ti)化連(lian)機器(qi)(qi)的(de)外(wai)殼連(lian)接(jie)到連(lian)續(xu)的(de)地平面(mian)上。

　　以(yi)太網布(bu)局布(bu)線方面的(de)要大(da)致就(jiu)這些(xie)，好的(de)PCB布(bu)局布(bu)線不僅可(ke)以(yi)保證電(dian)路(lu)性能，還(huan)可(ke)以(yi)提高(gao)電(dian)路(lu)性能，筆者水平有限，不足之(zhi)處歡迎指正交流。