如何改进这个以太网差分对?

电器工程 pcb设计 微分 路由 基卡德
2022-01-05 13:21:54

这是我的第一个 100 Mbit/s 以太网项目(我这样做是为了了解有关差分信号的更多信息)。

在这种特殊情况下,我做了两件事我不知道是好是坏。

一是在信号变压器下走线。它只是稍微在边界上,但我没有找到任何其他方法来路由它,而不使用过孔来交换对。

你怎么看?使用过孔(和阻抗不匹配)会更好,还是布线离电感器如此之近?

此外,我尝试了KiCad中的差分工具,并将两对匹配到相同的长度(否则,一个轨道长约 6 毫米)。这是以太网的好习惯吗?

这是现在对 PCB 的捕获:

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这是我正在使用的示意图。它使用 lan9512 参考原理图。老实说,我不知道我的设计中的阻抗。我不确定是否必须使用 50 欧姆或 100 欧姆。

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我包括双面 PCB、FR4 1.6 毫米高和 1.6 盎司铜 (35 µm) 的阻抗计算

如您所见,轨道为 0.8 毫米!- 太大了。

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这是最终版本。轨道 1.6 毫米,间隙 0.16 毫米(在我的廉价 PCB 供应商中最小)。

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感谢大家为这个宝贵的大师班。我会阅读很多关于差分对的内容。

4个回答

如果我要建议如何路由,我会提出更像这样的建议:

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关于阻抗:你显然需要 100 欧姆的差分,它与 50 欧姆的单线相同。您必须使用一些“阻抗计算器”(例如:https ://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance )。电介质厚度来自您的 PCB 设计。铜厚一般为35um,对结果影响不大。走线宽度和走线间距对射频设计很重要。

关于长度匹配:这并不像人们想象的那么重要。100MBit 以太网使用 125 MBaud/s 的符号率,每个符号的长度为 8 ns。与此相比,10 mm 不同的布线长度仅引入 30 ps 或小于 0.5% 的偏移(铜迹线中的信号速度大约是光速的一半)。虽然这略微减少了接收器上出现误码的余量,但影响可以忽略不计。

我宁愿专注于提供(大致)正确的阻抗。在不使用更昂贵的阻抗控制 PCB 的情况下,最好的经验法则是:两条走线之间的距离应该与其宽度相同,并且到下一个接地层的距离应该比两条走线的宽度大一点。例如 150um 迹线、150um 间隙、200-400um 到接地层(在 4 到 8 层 PCB 上是典型的)。

以您的电路板将看到的长度和速度,它可能不会有太大的不同。在只有 50MHz 的带宽的 100Mbit 上,长度匹配走线通常不是问题,直到长度差异成为波长的一个有意义的部分(在 50MHz 处为 6 米,即使 9 次谐波仍然超过半米)。我不会担心的。