如何改善该以太网差分对?


14

这是我的第一个100 Mbit / s以太网项目(我正在做这件事,以了解有关差分信号的更多信息)。

在这种情况下,我做了两件事,我不知道是好是坏。

一种是在信号变压器下方布线。它只有一点点在边界上,但是我没有找到其他方法来路由它,没有使用过孔来交换对。

你怎么看?最好使用过孔(和阻抗不匹配),或者将布线布置得如此靠近电感器?

另外,我尝试了KiCad中的差分工具,并且将两对都匹配到相同的长度(否则,一条轨道长约6毫米)。这是以太网的好习惯吗?

这是现在捕获的PCB:

在此处输入图片说明

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

在此处输入图片说明

我包括了双面PCB,FR4 1.6 mm高和1.6 oz铜(35 µm)的阻抗计算

如您所见,轨道为0.8毫米!-太大了。

在此处输入图片说明

这是最终版本。以1.6毫米,0.16毫米的间隙进行跟踪(在我便宜的PCB供应商中最小)。

在此处输入图片说明

谢谢大家参加这个宝贵的大师班。我会读很多关于差分对的文章。


1
数据极性在以太网中维护是否重要?
安迪(aka Andy)

1
换向在变压器的另一侧如何呢?
安迪(aka Andy)

1
好问题,我可以在原理图中交换RX-和RX +以及CRX- / CRX +吗?
哈维尔·洛雷罗

1
@michael:因为我的计划是在下一个版本中使用4个端口,而且我没有以合理的价格找到4个端口magjacks。
哈维尔·洛雷罗

1
我仍将使用MagJacks并仅将其中四个并排放置。
迈克尔·卡拉斯

Answers:


12

如果我建议如何路由,我会提出更多类似的建议:

在此处输入图片说明


1
聪明的图片编辑赢得了我的投票。
安迪(aka Andy)

5
绝对可以肯定,长度匹配只是差异对的一半。如果您具有相同的长度走线,但每条走线都采用截然不同的路线,那么其中一条走线很有可能会受到另一条走线所没有的感性/电容性等影响。@MichaelKaras的建议是可取的,因为任何感应效应都将在两条迹线中均等地经历,并且将通过差异对本质上起作用的方式抵消。
Wossname 2016年

我知道了。变压器可能会影响两条走线,但这种影响不会引起市长的问题。+1
Javier Loureiro

3

关于阻抗:您显然需要100欧姆的差分,这与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)。介电层厚度取决于您的PCB设计。铜的厚度通常为35 um,对结果的影响很小。迹线宽度和迹线间隔对于RF设计确实很重要。


另一个好的工具是Saturn PCB Toolkit
rdtsc '16

有趣的是,USB2.0和以太网(至少10/100,对GBE不确定)具有非常相似的特性阻抗要求,这使您在单一设计中的生活变得更轻松。以我的经验,USB2.0需要90欧姆+/- 15%,而以太网通常约为100欧姆,那里有一个方便的重叠窗口。
Wossname '16

1
同样,当您向他们提交Gerber时,您总是可以要求您的电路板制造商为您做阻抗计算。这是一个标准的要求,他们不会(最有可能的)向您收费。实际上,您甚至可以要求他们为您更改走线宽度,以满足所需的阻抗。
Wossname '16

2

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的符号速率,每个符号的长度为8 ns。与此相比,不同的10 mm布线长度会导致30 ps的偏差(铜走线中的信号速度大约是光速的一半),或者小于0.5%。尽管这会稍微减少在接收器上出现位错误的余量,但影响可以忽略不计。

我宁愿专注于(大致)提供正确的阻抗。无需使用更昂贵的阻抗控制PCB,最佳的经验法则是:两条走线之间的距离应与其宽度相同,到下一个接地层的距离应比两条走线的宽度稍大。例如150um的走线,150um的间隙,200-400um的接地层(在4至8层PCB上是典型的)。


好的,谢谢,这个答案对我有很大帮助!该板只有2层(我相信4层会更好,但这只是对我的考验)。我计划在所有差分迹线(甚至是USB迹线)下都不使用接地层。
哈维尔·洛雷罗

4
我强烈建议在高速走线下方使用接地层。
大师

@asdfex,我在顶部高速线和下一个接地层之间使用0.1 mm FR4。50欧姆(我记得)的走线宽度为0.16毫米。效果很好,我多次订购了阻抗控制-无需更改宽度。100欧姆差分线的宽度为0.15毫米,间距为0.15毫米。使用0.2-0.4 mm的电介质会导致PCB太厚,即使在8层上也是如此。
大师

1
@Master您的差分0.15 / 0.15迹线和0.1mm介电层提供约80欧姆的阻抗。我的0.15 / 0.15和0.2产生接近于完美的95欧姆,甚至在0.1mm的迹线和间隙情况下也更好。我的PCB生产商有一个默认的8层堆叠,每层之间的间隔为180um,总堆叠高度为1.6mm。
asdfex 2016年

@asdfex,您测量阻抗还是订购阻抗控制制造过程?我真的很好奇 例如,您的设计与我的设计之间的差异很大。我的设计不仅基于计算,还经过PCB制造商的阻抗控制过程多次验证。他们告诉我无需更改宽度,因为阻抗为100欧姆,误差在百分之几之内。
大师

0

以您的电路板看到的长度和速度,可能不会有太大的不同。在只有50MHz带宽的100Mbit时,长度匹配迹线通常不会成为问题,直到长度差异成为波长的有意义的一部分(在50MHz时为6米,甚至9次谐波仍超过半米)。我不会担心。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.