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上世紀70年代以(yi)太(tai)網誕生(sheng)了，發展至(zhi)如今(jin)我(wo)們(men)對它并不(bu)陌(mo)生(sheng)，浮現在(zai)(zai)現代化(hua)生(sheng)活的每一個(ge)角落(luo)，或許正因它的無所不(bu)在(zai)(zai)讓其帶著(zhu)神(shen)秘(mi)的色彩(cai)，今(jin)天我(wo)們(men)將從其中一個(ge)角度揭開其神(shen)秘(mi)的面(mian)紗(sha)。

　　我們現今使用的網絡接口均為，目前大部分處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器都(dou)支持以(yi)(yi)太(tai)(tai)網(wang)口(kou)(kou)。目前以(yi)(yi)太(tai)(tai)網(wang)按照速率主(zhu)要包括(kuo)10M、10/100M、1000M三種接(jie)(jie)口(kou)(kou)，10M應(ying)用(yong)已經很少，基本(ben)為10/100M所代替。目前我(wo)司產品(pin)的(de)(de)(de)(de)以(yi)(yi)太(tai)(tai)網(wang)接(jie)(jie)口(kou)(kou)類型(xing)主(zhu)要采用(yong)雙絞(jiao)線的(de)(de)(de)(de)RJ45接(jie)(jie)口(kou)(kou)，且基本(ben)應(ying)用(yong)于工(gong)(gong)控領域，因工(gong)(gong)控領域的(de)(de)(de)(de)特(te)殊性，所以(yi)(yi)我(wo)們對(dui)以(yi)(yi)太(tai)(tai)網(wang)的(de)(de)(de)(de)器件選型(xing)以(yi)(yi)及PCB設計相(xiang)當考究。從(cong)硬(ying)件的(de)(de)(de)(de)角度看，以(yi)(yi)太(tai)(tai)網(wang)接(jie)(jie)口(kou)(kou)電路(lu)主(zhu)要由MAC(Media Access Controlleroler)控制和(he)物(wu)理(li)(li)(li)層(ceng)接(jie)(jie)口(kou)(kou)(Physical Layer，PHY)兩大部分構成。大部分處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器內(nei)部包含了以(yi)(yi)太(tai)(tai)網(wang)MAC控制，但并不提供物(wu)理(li)(li)(li)層(ceng)接(jie)(jie)口(kou)(kou)，故需外接(jie)(jie)一片(pian)物(wu)理(li)(li)(li)芯片(pian)以(yi)(yi)提供以(yi)(yi)太(tai)(tai)網(wang)的(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)入通道。面對(dui)如此復雜的(de)(de)(de)(de)接(jie)(jie)口(kou)(kou)電路(lu)，相(xiang)信各位硬(ying)件工(gong)(gong)程師們都(dou)想知道該硬(ying)件電路(lu)如何在PCB上(shang)實現。

　　下圖 1以太網的典型(xing)應用(yong)。我們的PCB設計基(ji)本是按照這個框(kuang)圖來布局(ju)布線，下面我們就(jiu)以這個框(kuang)圖詳(xiang)解以太網有(you)關(guan)的布局(ju)布線要點。

　　圖 1 以(yi)太網典(dian)型應(ying)用

　　1. 圖(tu) 2網口變(bian)壓器(qi)沒有集(ji)成在(zai)網口連接器(qi)里的參考電路PCB布(bu)局、布(bu)線(xian)圖(tu)，下面(mian)就以圖(tu) 2介紹以太網電路的布(bu)局、布(bu)線(xian)需(xu)注意的要點。

　　圖 2變壓器沒有集成在網口連接器的電(dian)路PCB布(bu)局、布(bu)線參(can)考

　　a) RJ45和(he)變(bian)壓器之間(jian)的距離盡(jin)可(ke)能的短(duan)，晶振遠離接口、PCB邊緣和(he)其他的高(gao)頻設(she)備、走線(xian)或磁性元件周(zhou)圍，PHY層芯(xin)片和(he)變(bian)壓器之間(jian)的距離盡(jin)可(ke)能短(duan)，但有時為(wei)了顧全整(zheng)體(ti)布局(ju)，這(zhe)一點可(ke)能比較難(nan)滿足，但他們之間(jian)的距離最大(da)約10~12cm，器件布局(ju)的原則是(shi)通(tong)常按照信號流(liu)向放置，切不可(ke)繞(rao)來繞(rao)去;

　　b) PHY層芯(xin)片的(de)電(dian)源濾波按照要芯(xin)片要求設計(ji)，通常每個電(dian)源端都需放置一個退耦電(dian)容(rong)，他(ta)們可以為信號提供一個低阻(zu)抗通路(lu)(lu)(lu)，減小電(dian)源和地平面間的(de)諧振(zhen)，為了讓電(dian)容(rong)起(qi)到去耦和旁路(lu)(lu)(lu)的(de)作用，故要保證退耦和旁路(lu)(lu)(lu)電(dian)容(rong)由電(dian)容(rong)、走線(xian)、過孔(kong)、焊(han)盤組成的(de)環路(lu)(lu)(lu)面積盡量(liang)小，保證引線(xian)電(dian)感(gan)盡量(liang)小;

　　c) 網口(kou)變壓器PHY層芯片側中心抽頭對地的濾波電容要盡量靠近變壓器管腳(jiao)，保證引線最短，分布電感(gan)最小;

　　d) 網口變壓(ya)器接口側的(de)共模電(dian)阻和高壓(ya)電(dian)容靠近中心抽頭(tou)放置，走線(xian)短而粗(≥15mil);

　　e) 變壓器(qi)(qi)的(de)兩(liang)邊(bian)需要割(ge)地(di)：即(ji)RJ45連接(jie)座和變壓器(qi)(qi)的(de)次(ci)(ci)級(ji)線圈用(yong)單獨的(de)隔(ge)離(li)(li)地(di)，隔(ge)離(li)(li)區域100mil以(yi)上，且在這個隔(ge)離(li)(li)區域下沒(mei)有電源和地(di)層(ceng)存在。這樣(yang)做分(fen)割(ge)處理，就是為了達到初、次(ci)(ci)級(ji)的(de)隔(ge)離(li)(li)，控(kong)制源端的(de)干擾通過參考(kao)平面耦合到次(ci)(ci)級(ji);

　　f) 指示燈的電源線(xian)和驅動信號線(xian)相鄰走線(xian)，盡量減小環路(lu)面(mian)積。指示燈和差分線(xian)要進行必(bi)要的隔離(li)，兩者要保證足夠的距離(li)，如有空間可用GND隔開;

　　g) 用于連接GND和PGND的電(dian)阻及電(dian)容(rong)需放(fang)置地分割(ge)區域(yu)。

　　2. 以太網的(de)信(xin)號(hao)線(xian)是(shi)以差分(fen)對(Rx±、Tx±)的(de)形式存(cun)在，差分(fen)線(xian)具有很強(qiang)(qiang)共模抑制能力，抗干擾能力強(qiang)(qiang)，但是(shi)如果(guo)布線(xian)不當(dang)，將會帶(dai)來(lai)嚴重的(de)信(xin)號(hao)完整性問題。下面我們來(lai)一(yi)一(yi)介紹差分(fen)線(xian)的(de)處理要點：

　　a) 優先繪制Rx±、Tx±差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)對，盡量(liang)(liang)保持差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)對平行、等長(chang)(chang)、短距，避免過孔(kong)、交叉。由于(yu)管腳分(fen)(fen)布、過孔(kong)、以及走線(xian)(xian)空間(jian)等因素存在使得差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)線(xian)(xian)長(chang)(chang)易(yi)不(bu)匹(pi)配，時序會(hui)發生(sheng)偏移，還會(hui)引入(ru)共模(mo)干擾(rao)，降(jiang)低信號質量(liang)(liang)。所以，相(xiang)應的(de)要對差(cha)(cha)(cha)分(fen)(fen)對不(bu)匹(pi)配的(de)情況作出(chu)補償(chang)，使其(qi)線(xian)(xian)長(chang)(chang)匹(pi)配，長(chang)(chang)度(du)差(cha)(cha)(cha)通(tong)常控制在5mil以內，補償(chang)原則(ze)是哪里出(chu)現長(chang)(chang)度(du)差(cha)(cha)(cha)補償(chang)哪里;

　　b) 當(dang)速度要求高(gao)時需(xu)對(dui)Rx±、Tx±差分對(dui)進行阻抗(kang)控(kong)制，通常阻抗(kang)控(kong)制在(zai)100Ω±10%;

　　c) 差分(fen)信(xin)號終端電阻(49.9Ω，有(you)的(de)(de)PHY層芯(xin)片可能沒(mei)有(you))必須(xu)靠近PHY層芯(xin)片的(de)(de)Rx±、Tx±管腳放置，這樣能更好的(de)(de)消(xiao)除(chu)通信(xin)電纜(lan)中的(de)(de)信(xin)號反射;

　　d) 差分(fen)線對(dui)上的濾波電(dian)容必須(xu)對(dui)稱放(fang)置，否則差模可(ke)能(neng)轉成(cheng)共模，帶來共模噪聲(sheng)，且(qie)其走線時(shi)不(bu)能(neng)有stub ，這(zhe)樣才能(neng)對(dui)高頻(pin)噪聲(sheng)有良好(hao)的抑制能(neng)力。

　　3. 變壓器(qi)集成(cheng)在(zai)連接器(qi)的(de)以(yi)太網電路的(de)PCB布局、布線較不集成(cheng)的(de)相對簡單很多，下圖(tu)(tu) 3是采用一體化連接器(qi)的(de)網口(kou)電路的(de)PCB布局、布線參考圖(tu)(tu)：

　　圖 3一體化(hua)連接器(qi)的網口PCB布局、布線參考圖

　　從上圖(tu)可以(yi)看(kan)出，圖(tu) 3和圖(tu) 1的不(bu)同之(zhi)處(chu)在于少了網口變(bian)壓器，其(qi)它大體相同。不(bu)同之(zhi)處(chu)主要(yao)體現(xian)在網口變(bian)壓器已集成至連接器里，所以(yi)地(di)平面無需進行(xing)分割處(chu)理，但我(wo)們依(yi)然需要(yao)將一(yi)體化連機器的外(wai)殼連接到(dao)連續(xu)的地(di)平面上。

　　以(yi)太網布局(ju)(ju)布線方(fang)面的要大致就這些，好的PCB布局(ju)(ju)布線不僅可(ke)以(yi)保證(zheng)電路性能，還可(ke)以(yi)提高電路性能，筆者水平(ping)有限，不足之處歡迎(ying)指正交流。