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上世紀(ji)70年代(dai)以太(tai)網誕生(sheng)了，發展(zhan)至如(ru)今我(wo)們對它(ta)并不(bu)陌生(sheng)，浮現(xian)在現(xian)代(dai)化生(sheng)活的每(mei)一個角(jiao)落，或許正因它(ta)的無所不(bu)在讓(rang)其帶著神秘(mi)的色彩，今天我(wo)們將從其中一個角(jiao)度揭開其神秘(mi)的面(mian)紗。

　　我們現今使用的網絡接口均為，目(mu)前大部分(fen)處(chu)理(li)(li)器都(dou)(dou)支持以(yi)太網口(kou)。目(mu)前以(yi)太網按(an)照速率主(zhu)要(yao)包括10M、10/100M、1000M三種接(jie)(jie)口(kou)，10M應用已經很少，基本為10/100M所代替。目(mu)前我(wo)司產品的以(yi)太網接(jie)(jie)口(kou)類(lei)型主(zhu)要(yao)采用雙絞線的RJ45接(jie)(jie)口(kou)，且基本應用于工(gong)(gong)控(kong)(kong)領域，因工(gong)(gong)控(kong)(kong)領域的特殊性，所以(yi)我(wo)們對(dui)以(yi)太網的器件(jian)選型以(yi)及PCB設(she)計相當(dang)考究。從(cong)硬(ying)件(jian)的角度看，以(yi)太網接(jie)(jie)口(kou)電路(lu)主(zhu)要(yao)由MAC(Media Access Controlleroler)控(kong)(kong)制(zhi)和物(wu)理(li)(li)層(ceng)接(jie)(jie)口(kou)(Physical Layer，PHY)兩大部分(fen)構成。大部分(fen)處(chu)理(li)(li)器內(nei)部包含了以(yi)太網MAC控(kong)(kong)制(zhi)，但并不提(ti)供物(wu)理(li)(li)層(ceng)接(jie)(jie)口(kou)，故(gu)需外接(jie)(jie)一片物(wu)理(li)(li)芯片以(yi)提(ti)供以(yi)太網的接(jie)(jie)入通道(dao)(dao)。面(mian)對(dui)如此(ci)復(fu)雜的接(jie)(jie)口(kou)電路(lu)，相信(xin)各位硬(ying)件(jian)工(gong)(gong)程師(shi)們都(dou)(dou)想知道(dao)(dao)該硬(ying)件(jian)電路(lu)如何在PCB上實現。

　　下(xia)圖 1以太網的典型應用。我們的PCB設計基(ji)本是按(an)照這個框(kuang)(kuang)圖來布(bu)局(ju)布(bu)線(xian)，下(xia)面(mian)我們就(jiu)以這個框(kuang)(kuang)圖詳解以太網有關的布(bu)局(ju)布(bu)線(xian)要點。

　　圖(tu) 1 以太網典型應用(yong)

　　1. 圖 2網(wang)口(kou)變壓器(qi)沒有集成在網(wang)口(kou)連接器(qi)里的參考電路(lu)PCB布局、布線圖，下面就以(yi)圖 2介紹以(yi)太(tai)網(wang)電路(lu)的布局、布線需注意的要點。

　　圖 2變壓器沒有(you)集成(cheng)在網(wang)口(kou)連(lian)接(jie)器的電路(lu)PCB布(bu)局、布(bu)線參考

　　a) RJ45和變壓器之(zhi)間(jian)的(de)(de)距(ju)離盡可能(neng)的(de)(de)短，晶振(zhen)遠離接口、PCB邊緣和其他(ta)(ta)的(de)(de)高頻設備(bei)、走線(xian)或磁性元件(jian)周圍，PHY層芯片和變壓器之(zhi)間(jian)的(de)(de)距(ju)離盡可能(neng)短，但有時為了顧(gu)全整體(ti)布(bu)局，這一(yi)點可能(neng)比較難(nan)滿足，但他(ta)(ta)們之(zhi)間(jian)的(de)(de)距(ju)離最大約10~12cm，器件(jian)布(bu)局的(de)(de)原則(ze)是(shi)通常按照(zhao)信號流向(xiang)放置(zhi)，切(qie)不(bu)可繞來繞去;

　　b) PHY層芯(xin)片的電(dian)(dian)(dian)源濾波(bo)按(an)照(zhao)要(yao)芯(xin)片要(yao)求(qiu)設計，通(tong)常每(mei)個(ge)電(dian)(dian)(dian)源端都(dou)需放(fang)置一個(ge)退(tui)耦(ou)電(dian)(dian)(dian)容(rong)，他(ta)們可以(yi)為(wei)信號(hao)提(ti)供一個(ge)低阻(zu)抗通(tong)路(lu)，減小電(dian)(dian)(dian)源和地(di)平(ping)面間的諧振(zhen)，為(wei)了讓(rang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)起到去耦(ou)和旁路(lu)的作用，故要(yao)保證退(tui)耦(ou)和旁路(lu)電(dian)(dian)(dian)容(rong)由(you)電(dian)(dian)(dian)容(rong)、走(zou)線、過孔(kong)、焊(han)盤組成的環路(lu)面積盡(jin)量(liang)小，保證引(yin)線電(dian)(dian)(dian)感盡(jin)量(liang)小;

　　c) 網口變(bian)壓器PHY層(ceng)芯片側中心抽頭對地的濾波電容要(yao)盡(jin)量(liang)靠近變(bian)壓器管腳，保證(zheng)引線最短(duan)，分布電感最小(xiao);

　　d) 網口變(bian)壓(ya)器接口側(ce)的共模電(dian)阻和高壓(ya)電(dian)容靠近中心抽頭放置(zhi)，走(zou)線短而粗(≥15mil);

　　e) 變壓(ya)器(qi)的(de)兩邊需要(yao)割(ge)(ge)地：即RJ45連接座和變壓(ya)器(qi)的(de)次(ci)級(ji)線(xian)圈用單獨的(de)隔離(li)地，隔離(li)區域100mil以上，且在這(zhe)個(ge)隔離(li)區域下(xia)沒有電(dian)源和地層(ceng)存在。這(zhe)樣做分割(ge)(ge)處理，就是為了達到初、次(ci)級(ji)的(de)隔離(li)，控制源端的(de)干擾(rao)通過參考平面耦合(he)到次(ci)級(ji);

　　f) 指(zhi)(zhi)示燈的電源線(xian)(xian)和驅動信號線(xian)(xian)相鄰走線(xian)(xian)，盡量減(jian)小環路面積(ji)。指(zhi)(zhi)示燈和差分(fen)線(xian)(xian)要進行(xing)必要的隔(ge)離，兩者要保(bao)證(zheng)足(zu)夠的距離，如有空(kong)間(jian)可(ke)用GND隔(ge)開;

　　g) 用于連接GND和PGND的電阻及電容需放置地分(fen)割區域。

　　2. 以太網(wang)的信號(hao)(hao)線(xian)是(shi)以差(cha)分(fen)對(dui)(Rx±、Tx±)的形式存(cun)在，差(cha)分(fen)線(xian)具有很強(qiang)共(gong)模抑制能(neng)力(li)，抗(kang)干擾能(neng)力(li)強(qiang)，但是(shi)如果布線(xian)不當，將(jiang)會帶來(lai)嚴重的信號(hao)(hao)完整性問題。下面(mian)我們來(lai)一一介紹差(cha)分(fen)線(xian)的處理(li)要點：

　　a) 優先繪(hui)制Rx±、Tx±差分(fen)對，盡量保持差分(fen)對平行、等(deng)長、短距(ju)，避免過孔、交叉。由(you)于管(guan)腳分(fen)布(bu)、過孔、以(yi)及走線空(kong)間等(deng)因(yin)素存在(zai)使得(de)差分(fen)線長易不匹配(pei)，時序會發(fa)生偏移，還會引入共(gong)模干(gan)擾，降(jiang)低信號(hao)質量。所以(yi)，相應(ying)的要對差分(fen)對不匹配(pei)的情況作出補償(chang)，使其線長匹配(pei)，長度差通常控制在(zai)5mil以(yi)內，補償(chang)原(yuan)則是哪(na)里出現(xian)長度差補償(chang)哪(na)里;

　　b) 當(dang)速度要求(qiu)高時需(xu)對Rx±、Tx±差分對進行(xing)阻抗控制，通常(chang)阻抗控制在100Ω±10%;

　　c) 差分信號終端電阻(zu)(49.9Ω，有的PHY層(ceng)芯(xin)片可能(neng)沒有)必須靠近(jin)PHY層(ceng)芯(xin)片的Rx±、Tx±管(guan)腳放(fang)置(zhi)，這(zhe)樣能(neng)更(geng)好的消(xiao)除通信電纜中的信號反射(she);

　　d) 差(cha)分線對上(shang)的(de)濾(lv)波電容(rong)必(bi)須對稱放置，否則(ze)差(cha)模(mo)可(ke)能(neng)(neng)轉成共模(mo)，帶來共模(mo)噪聲，且其走(zou)線時不能(neng)(neng)有stub ，這(zhe)樣(yang)才能(neng)(neng)對高頻噪聲有良(liang)好的(de)抑制(zhi)能(neng)(neng)力。

　　3. 變壓器(qi)(qi)集(ji)成(cheng)在連接(jie)器(qi)(qi)的(de)以(yi)太網電路(lu)的(de)PCB布(bu)局、布(bu)線(xian)較(jiao)不集(ji)成(cheng)的(de)相(xiang)對簡單很多，下圖 3是采用(yong)一(yi)體化連接(jie)器(qi)(qi)的(de)網口電路(lu)的(de)PCB布(bu)局、布(bu)線(xian)參(can)考圖：

　　圖 3一體化連接(jie)器的網(wang)口PCB布局、布線(xian)參(can)考圖

　　從上(shang)圖(tu)(tu)可以看出(chu)，圖(tu)(tu) 3和圖(tu)(tu) 1的不(bu)(bu)同之處(chu)在(zai)于(yu)少了網(wang)口變壓器(qi)，其它大(da)體相(xiang)同。不(bu)(bu)同之處(chu)主要體現在(zai)網(wang)口變壓器(qi)已集成至連接器(qi)里(li)，所以地(di)平(ping)面無需(xu)進行分割處(chu)理(li)，但我們(men)依(yi)然需(xu)要將一(yi)體化連機器(qi)的外殼(ke)連接到連續的地(di)平(ping)面上(shang)。

　　以(yi)太網布(bu)(bu)局布(bu)(bu)線(xian)方面的要大致就這些(xie)，好(hao)的PCB布(bu)(bu)局布(bu)(bu)線(xian)不(bu)僅可(ke)以(yi)保證(zheng)電路性(xing)能，還可(ke)以(yi)提高電路性(xing)能，筆者水平有限，不(bu)足之處歡迎(ying)指(zhi)正交流。