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上(shang)世紀70年代以太網誕生(sheng)了(le)，發展至如今我們對它并(bing)不陌生(sheng)，浮(fu)現在現代化生(sheng)活的每一個角(jiao)落，或許正因它的無所(suo)不在讓其(qi)帶(dai)著神秘的色彩(cai)，今天我們將從(cong)其(qi)中一個角(jiao)度揭開其(qi)神秘的面紗。

　　我們現今使用的網絡接口均為，目前(qian)大(da)部(bu)(bu)分(fen)處理器都支持(chi)以(yi)(yi)太網(wang)口(kou)(kou)。目前(qian)以(yi)(yi)太網(wang)按照速(su)率(lv)主要包括10M、10/100M、1000M三種接(jie)(jie)口(kou)(kou)，10M應用(yong)已經很少，基本為10/100M所代替。目前(qian)我司產(chan)品的(de)以(yi)(yi)太網(wang)接(jie)(jie)口(kou)(kou)類型主要采用(yong)雙絞線的(de)RJ45接(jie)(jie)口(kou)(kou)，且基本應用(yong)于工(gong)控(kong)領域(yu)，因工(gong)控(kong)領域(yu)的(de)特殊性，所以(yi)(yi)我們(men)對以(yi)(yi)太網(wang)的(de)器件選型以(yi)(yi)及PCB設(she)計(ji)相(xiang)(xiang)當考究(jiu)。從硬(ying)(ying)件的(de)角度看，以(yi)(yi)太網(wang)接(jie)(jie)口(kou)(kou)電路主要由MAC(Media Access Controlleroler)控(kong)制和物理層(ceng)接(jie)(jie)口(kou)(kou)(Physical Layer，PHY)兩(liang)大(da)部(bu)(bu)分(fen)構成(cheng)。大(da)部(bu)(bu)分(fen)處理器內部(bu)(bu)包含了(le)以(yi)(yi)太網(wang)MAC控(kong)制，但(dan)并不提供物理層(ceng)接(jie)(jie)口(kou)(kou)，故(gu)需外接(jie)(jie)一(yi)片物理芯片以(yi)(yi)提供以(yi)(yi)太網(wang)的(de)接(jie)(jie)入通道(dao)。面(mian)對如此復雜(za)的(de)接(jie)(jie)口(kou)(kou)電路，相(xiang)(xiang)信各(ge)位硬(ying)(ying)件工(gong)程師(shi)們(men)都想知道(dao)該(gai)硬(ying)(ying)件電路如何在PCB上實現。

　　下圖 1以(yi)太網的典型(xing)應用(yong)。我們(men)的PCB設計基本是按(an)照這個框圖來布(bu)(bu)局布(bu)(bu)線，下面我們(men)就(jiu)以(yi)這個框圖詳解以(yi)太網有關的布(bu)(bu)局布(bu)(bu)線要(yao)點。

　　圖(tu) 1 以太(tai)網(wang)典型應用

　　1. 圖(tu) 2網口變壓器(qi)沒有(you)集(ji)成在(zai)網口連(lian)接(jie)器(qi)里的(de)參考電路PCB布局、布線圖(tu)，下面就以(yi)圖(tu) 2介紹以(yi)太網電路的(de)布局、布線需注(zhu)意的(de)要點。

　　圖 2變(bian)壓器(qi)沒(mei)有(you)集成在網口連接器(qi)的電路PCB布局(ju)、布線參(can)考

　　a) RJ45和變壓器之間的(de)距離(li)(li)盡(jin)可能(neng)的(de)短，晶振遠離(li)(li)接口、PCB邊緣(yuan)和其他(ta)(ta)的(de)高頻(pin)設備、走線(xian)或磁性元件周圍，PHY層芯片和變壓器之間的(de)距離(li)(li)盡(jin)可能(neng)短，但有時為了顧全整體(ti)布(bu)局，這一點可能(neng)比較難滿足(zu)，但他(ta)(ta)們之間的(de)距離(li)(li)最大約10~12cm，器件布(bu)局的(de)原則(ze)是(shi)通常按照信號流向放置(zhi)，切不可繞來繞去;

　　b) PHY層芯片(pian)的(de)(de)電(dian)源(yuan)(yuan)濾波按照要(yao)芯片(pian)要(yao)求設計，通常每個(ge)電(dian)源(yuan)(yuan)端(duan)都(dou)需放置(zhi)一個(ge)退耦(ou)電(dian)容(rong)(rong)，他們可以為(wei)信號提供一個(ge)低阻抗(kang)通路(lu)(lu)，減小(xiao)電(dian)源(yuan)(yuan)和地平面(mian)間的(de)(de)諧(xie)振(zhen)，為(wei)了讓電(dian)容(rong)(rong)起到去耦(ou)和旁路(lu)(lu)的(de)(de)作用，故要(yao)保(bao)證(zheng)(zheng)退耦(ou)和旁路(lu)(lu)電(dian)容(rong)(rong)由電(dian)容(rong)(rong)、走線、過孔、焊盤組成的(de)(de)環路(lu)(lu)面(mian)積盡(jin)量小(xiao)，保(bao)證(zheng)(zheng)引線電(dian)感盡(jin)量小(xiao);

　　c) 網口變壓器PHY層芯片側中心抽頭對地的濾(lv)波(bo)電容要盡(jin)量靠近(jin)變壓器管腳，保(bao)證引線最(zui)短，分布電感(gan)最(zui)小;

　　d) 網口(kou)變壓器接口(kou)側(ce)的共模電阻和(he)高壓電容(rong)靠近中(zhong)心抽頭放置，走線短而(er)粗(≥15mil);

　　e) 變壓(ya)(ya)器(qi)的兩邊需要割地(di)：即RJ45連接座和(he)變壓(ya)(ya)器(qi)的次(ci)級線圈用單獨的隔(ge)離地(di)，隔(ge)離區域(yu)(yu)100mil以上，且在這(zhe)個隔(ge)離區域(yu)(yu)下沒(mei)有電源和(he)地(di)層存(cun)在。這(zhe)樣做分割處(chu)理，就(jiu)是為了達(da)到(dao)初、次(ci)級的隔(ge)離，控制(zhi)源端(duan)的干(gan)擾通過參考(kao)平面(mian)耦合(he)到(dao)次(ci)級;

　　f) 指(zhi)示(shi)燈(deng)的電源線(xian)(xian)和驅動信號(hao)線(xian)(xian)相(xiang)鄰走線(xian)(xian)，盡(jin)量(liang)減小環路面(mian)積(ji)。指(zhi)示(shi)燈(deng)和差分線(xian)(xian)要進行(xing)必要的隔(ge)離，兩(liang)者(zhe)要保證足夠的距離，如有空間可用GND隔(ge)開;

　　g) 用于(yu)連(lian)接GND和(he)PGND的電(dian)阻(zu)及電(dian)容需放(fang)置地分割區域(yu)。

　　2. 以(yi)太網的(de)信號(hao)(hao)線是以(yi)差分(fen)(fen)對(Rx±、Tx±)的(de)形式(shi)存(cun)在，差分(fen)(fen)線具有很強(qiang)共模(mo)抑制能(neng)力(li)，抗干擾能(neng)力(li)強(qiang)，但是如果布線不當，將會帶來(lai)嚴(yan)重的(de)信號(hao)(hao)完整性(xing)問題。下面我們來(lai)一(yi)一(yi)介(jie)紹差分(fen)(fen)線的(de)處理要點：

　　a) 優先繪制Rx±、Tx±差分(fen)(fen)對，盡量(liang)(liang)保持差分(fen)(fen)對平行、等(deng)長、短距，避(bi)免過(guo)孔(kong)、交(jiao)叉。由于管腳分(fen)(fen)布、過(guo)孔(kong)、以(yi)及走線空間等(deng)因素存(cun)在(zai)使得差分(fen)(fen)線長易不匹配，時序會發生(sheng)偏移，還會引入共模(mo)干擾，降低信號質量(liang)(liang)。所以(yi)，相應的(de)要對差分(fen)(fen)對不匹配的(de)情(qing)況作(zuo)出(chu)補(bu)(bu)償(chang)，使其(qi)線長匹配，長度(du)差通常控(kong)制在(zai)5mil以(yi)內，補(bu)(bu)償(chang)原(yuan)則是(shi)哪里出(chu)現長度(du)差補(bu)(bu)償(chang)哪里;

　　b) 當速度要求高時需對(dui)Rx±、Tx±差分對(dui)進(jin)行阻抗控制，通常阻抗控制在100Ω±10%;

　　c) 差分信(xin)(xin)號終端電(dian)阻(zu)(49.9Ω，有的PHY層(ceng)芯片(pian)可能(neng)沒(mei)有)必須靠近(jin)PHY層(ceng)芯片(pian)的Rx±、Tx±管腳放置，這樣能(neng)更好的消(xiao)除通信(xin)(xin)電(dian)纜中的信(xin)(xin)號反射;

　　d) 差(cha)分線對上(shang)的濾波電(dian)容必須(xu)對稱放置，否則差(cha)模(mo)可能(neng)轉成共(gong)(gong)模(mo)，帶來(lai)共(gong)(gong)模(mo)噪聲(sheng)，且其(qi)走線時(shi)不能(neng)有(you)stub ，這樣才能(neng)對高頻噪聲(sheng)有(you)良好的抑制能(neng)力。

　　3. 變壓器(qi)集成在連接器(qi)的以太網電路(lu)的PCB布局(ju)、布線(xian)較不(bu)集成的相對(dui)簡單(dan)很多，下圖(tu) 3是采用(yong)一(yi)體(ti)化連接器(qi)的網口電路(lu)的PCB布局(ju)、布線(xian)參考圖(tu)：

　　圖 3一體(ti)化連接器的網口(kou)PCB布(bu)局、布(bu)線參考圖

　　從上(shang)圖可(ke)以(yi)看出，圖 3和圖 1的不(bu)同(tong)之處在于(yu)少了網(wang)口(kou)變壓(ya)器(qi)(qi)，其它大體(ti)相同(tong)。不(bu)同(tong)之處主要(yao)(yao)體(ti)現在網(wang)口(kou)變壓(ya)器(qi)(qi)已集成(cheng)至連接器(qi)(qi)里，所以(yi)地(di)平(ping)面無需進行分割(ge)處理，但我們依(yi)然需要(yao)(yao)將一體(ti)化連機器(qi)(qi)的外殼(ke)連接到連續的地(di)平(ping)面上(shang)。

　　以(yi)太網布(bu)局布(bu)線(xian)(xian)方面的要大(da)致就這些，好的PCB布(bu)局布(bu)線(xian)(xian)不(bu)僅可以(yi)保(bao)證電路性能，還可以(yi)提高電路性能，筆者水平有(you)限，不(bu)足之處歡迎指(zhi)正交流。