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常用接口PCB设计-以太网接口

一、典型应用





 

二、接口分类及管脚定义

管脚定义(无LED)
1、TX+ Tranceive Data+ (发信号+)
2、 TX-  Tranceive Data-  (发信号-) 
3、 RX+ Receive Data+    (收信号+) 
4、 n/c Not connected (空脚) 
5、 n/c Not connected (空脚) 
6、 RX-  Receive Data-     (收信号-) 
7、 n/c Not connected (空脚) 
8、n/c Not connected (空脚)
9/10、 外壳地或固定脚
     

 
管脚定义(带LED)
1、TD+ (发信号+)
2、TD-  (发信号-) 
3、TCT  
4、n/c Not connected (空脚) 
5、n/c Not connected (空脚) 
6、RCT
7、RD+ Receive Data+    (收信号+) 
8、RD-  Receive Data-     (收信号-) 
9/10、LED信号灯
11/12、LED信号灯
13/14、外壳地或固定脚
 
   

 



以太网接口标准电路(无变压器)

以太网接口标准电路(自带变压器)


三、以太网接口布局要求

1、RJ45接口和变压器之间的距离尽可能的缩短(在满足工艺要求的情况下)
 


 
2、以太网转换芯片和变压器之间的距离也应尽可能的短,距离一般不超过5inch
 

3、如RJ45自带变压器,则以太网转换芯片应靠近RJ45放置




4、交流端接电阻放置:先按照芯片资料的布局要求进行,如果没有要求,一般情况下靠近以太网转换芯片放置



 

四、以太网接口布线要求

1、TX+,TX-和RX+,RX-尽量走表层,这两组差分对之间的间距至少4w以上,对内的等长约束为5mil,两组差分对之间不用等长

 
2、LED信号(#9~#12管脚)要加粗到10mil以上


3、#4~#5管脚也要加粗到10~20mil


 

五、RJ45接口的处理(内部集成变压器)

1、RJ45接口区域内挖空处理



2、外壳地与DGND之间的桥接电容要靠近外壳地管脚放置,且走线要加粗处理
 
3、外壳地与GND之间的距离最少2mm以上



六、变压器的处理

 
1、变压器下面所有层都需要挖空处理


2、 除差分信号外,其它信号都要加粗到20mil以上


3、变压器地网络的回流通过粗线连接起来
 
4、对于千兆以太网的差分对优先选择最优的信号层进行布线;过孔数量不要超过2个,换层时需在不超过200mil的范围内增加回流地过孔

 

七、以太网转换芯片的处理

1、以太网芯片到CPU的GMII接口线的发送部份和接收部份要分开布线,不要将接收和发送网络混合布线,发送和接收总线之间的间距满足3W


               
 
2、发送和接收总线分别等长,等长范围为100mil
 

八、调试案例分析

案例:网口指示灯信号线引发的辐射问题超标
问题:某个以太网接口板在EMC测试中,发现辐射测试在375MHz超标。
问题分析:检查PCB设计文件,发现网口指示灯的信号走线跨越了电源分割面。对接口板、特别是电接口的单板而言,与用户接口的电路部分容易出现EMC、防护等方面的问题。
在本设计中,选用的电接口为带指示灯的RJ45接口,为避免板内电源的波动通过电缆传导出去,构成共模辐射,在PCB上,将PHY芯片的2.5V电源只铺到变压器侧,变压器下面做挖空处理,变压器的另一侧到电接口铺保护地。
电接口的指示灯信号线有PHY芯片驱动,走线以2.5V电源平面为参考,跨越了分割平面,由于LED布放与用户面板处,因此很可能是LED的走线将2.5V电源的噪声带到了面板处,并耦合到电接口上,最终由电缆传导出去。
问题解决:
1、将LED信号线的参考平面调整为地层,在单板信号地与保护地之间用电容桥接并确保LED信号的回流能直接通过该电容桥,无须绕到其他路径;
2、在LED信号线上增加磁珠、电容等滤波器件。2.5V的回流路径也必须与电容桥位置重合。

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