以太网布局指南

电器工程 电路板 以太网 布局
2022-02-01 01:20:43

我正在研究直流插孔供电的以太网设计,并且我已经从许多半导体供应商那里下载了许多以太网布局指南,并提出了不同的建议。例如,我已经阅读了推荐几乎所有可能的终端电阻位置的应用说明。将端接电阻器放置在 PHY、磁性元件、TX 的 PHY 和 RX 的磁性元件上,反之亦然。最受欢迎的似乎是在 PHY,这似乎是最有意义的。以太网使用平衡差分对,它们通常在极端端接以过滤注入传输线的任何共模噪声,板上的 RX/TX 走线构成传输线的一部分(这些以 100 欧姆阻抗运行匹配 CAT5 电缆阻抗)。

这里的另一个争议是如何处理地平面。如果这不是 DC 插孔供电的应用程序,我的生活会更轻松。许多应用笔记建议在磁性元件(在我的例子中内置于 RJ45 连接器)下方没有接地层,以避免耦合到接地层。但是……这正是我想要的。更好地耦合到接地层,然后耦合到一致性测试天线!插孔下方的接地层将有助于关闭连接器其余部分周围的金属外壳。我在网上阅读了至少一个轶事证据示例,声称在 DC 插孔应用中使用坚固的接地平面而不是用帽连接的单独的隔离以太网平面具有更好的辐射性能。所以...我想我会在 RJ45 插孔下保留一个坚固的平面。

一些论文还建议在 RX/TX 对下不要使用平面。我拿不定主意。我想避免将任何接地噪声耦合到 RX 和 TX 对中,但我的经验似乎是任何接地平面拆分/打开通常基于 hocus pocus 类型的思维而不是声音物理。

这里有没有人有任何与以太网布局相关的经验或建议,特别是关于 RX / TX 终端电阻放置以及是否在 RJ45 连接器(带磁性)以及 TX / RX 对下使用接地平面? 任何建议都非常感谢。

3个回答

查找您的 PHY 和磁性元件的应用说明。制造商最了解他们的零件的工作原理。

通常,磁性元件下方没有接地/电源或布线,并尽量避免在 TX/RX 对下方接地/电源。如果您无法在其下方没有接地/电源平面的情况下对整个迹线进行布线,请将平面留在其下方。如果您在飞机上休息,情况会更糟。

对于端接,请咨询 PHY 和磁性元件的制造商。就像你说的,有几种不同的方案,制造商应该最了解他们的设备。

我们在工作中遵循我上面描述的内容,并且对以太网没有任何问题。

我的理解是,由于需要电气隔离,RJ-45 和 XFMR 之间不应该有接地层。以太网应该能承受 1500V(防雷)。XFMR 的额定电压为 1500V(在数字 GND 和机箱 GND 之间的 XFRM 下方有一个分离的接地层)。机箱接地从电缆侧的以太网走线剥离,以实现爬电/间隙。

另一个原因是 XFMR 有一个共模扼流圈来衰减两个差分对上的噪声(在信号离开电路板进入电缆之前,这是一个很好的天线)。您不希望下面的数字地平面,因为差异对会拾取更多噪声并导致您失败

这是很难理解的事情。在 PCB 上,差分走线主要耦合到参考接地层,并且没有太多的共模抑制,因为串扰不会同等地影响两条走线。大部分返回电流返回参考平面。

如果是双绞线电缆,差分对之间的耦合度接近 100%,因此具有极好的共模抑制。一条迹线的返回电流在另一条迹线上,反之亦然。

替代文字

这是我的最终解决方案。数字接地层在 DC 插孔处进行滤波。未过滤的平面与以太网插孔及其接地相连。这有望使 ESD 远离数字接地,并且仍然为插孔提供良好的接地。

我最终在 TX 和 RX 对下方使用了一个禁区,因此它们下方没有接地层。

TX 和 RX 终端电阻放置在靠近 PHY 的位置(在这种情况下内置于 PIC18F)。