如何改善这种布局?(具有离散磁性和POE的千兆以太网)


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回答:

布局没有什么大不了,事实证明,当与我们使用的PHY IC配对时,以太网变压器的插入损耗超出规范0.2dB。

千兆以太网的PCB布线是否有明显的错误?

千兆以太网具有许多设计约束,由于PCB上组件的布局,有时无法遵循所有设计规则。执行千兆速度并馈入POE电源需要此设计。

它还必须通过FCC EMC / EMI和ESD测试

我已经阅读了几乎所有可用的应用笔记(TI,Intel..etc)。据我所知,我已尽我所能地跟随他们。迹线以差分对的形式布线,并具有最佳的间距以防止串扰。每段最少使用2个通孔/桩。它们尽可能地对称,并且后磁对每对都匹配在1.25mm之内,预磁对它们在2mm之内匹配。走线在最底层布线,以避免跨越多个电源平面作为参考。

但是,这种设计提出了一些挑战,我对此缺乏经验,无法评估。即,您何时选择违反设计规则,以及在多大程度上可以摆脱设计规则。

特别

  1. RJ45和Magnetics必须原样放置。从RJ45到Magnetics的走线长度匹配在2mm以内,并且全部以差分对的形式放置。但是,这有点混乱-这会导致GBE性能出现问题吗?
  2. 由于限制因素,磁性元件下面有两个中心抽头走线(对于POE)-这会成为EMI问题吗?(应用笔记建议避免在磁性材料下方的区域)
  3. 后期磁学有两个要警惕的特性-晶体振荡器和变压器(在切口中),这可能会增加信号的噪声,如何避免这种情况?
  4. PHY端的VIA / Stub是否以可接受的方式布置?

我缺少此布局的明显缺陷吗? GBE和POE路由

RJ45转磁

Answers:


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想到的事情:

  • 通常,您会将PCB走线建模为传输线,其传输线在顶部和底部具有完全相同的特性。这样,您将过孔放置在走线的长度上并没有多大区别。因此,与其让这些“看起来像笨蛋”的过孔彼此相邻,不如让它们足够偏移以使它们保持在迹线中间
  • R51,C5最好也位于顶层
  • 我不知道您的xtal或CPU的频率,但是有可能不会给125 Mbaud的千兆以太网留下深刻的印象:)但是,如果您担心耦合,则可能需要考虑使用经典的星型-就像是多个地平面架构。我认为这不是必需的–千兆以太网网络PHY在2016年并不完全处于前沿,因此即使受到一些干扰,它们也应该可以工作。
  • 仅看一下我所看到的布局部分,我想说的是,如果仅将PHY旋转90°,布线可能会更容易-但这可能会破坏PHY“处理器端”的复杂性发挥作用。
  • 我认为您的RJ45磁铁布局还可以;我可能很懒,只是将两个差分对从连接器的插针引到变压器右半部分的“向下”,而将左半部分“向上”布线。但是,如果您只应该从一侧访问磁性垫,那将不会使您从与另一对交叉的那一对中省钱(除非您在相邻的RJ45引脚之间安装两条走线...)。拓扑并不总是您的朋友:/

15c0375 MHz=153108ms3.751081s4150.27 m=270 mm


+“ dem boobie via”,我的空间会更好一些+ R51,C5在顶层被阻塞+它的Mhz xtal很低,我正在考虑在平面图中添加一个插槽,并在该层的gnd中添加一个环在xtal上绕回去,使其朝着uProcessor + 90deg PHY的方向发展是不可能的,唯一可能的旋转是在45d时产生磁场
Kieran Duggan

+ RJ45> Mag布局可以更好地减小长度,但是随后得到的迹线彼此平行(在底层和顶层),我不确定这是一个好主意吗?
基兰·杜根

同样在“ dem boobie vias”上,应用笔记建议将过孔放置在尽可能靠近引脚的位置。
基兰·杜甘

@KieranDuggan原因是由于返回电流。当您从上到下移动时,返回电流需要将参考平面从第二个更改为第三个。发生的事情是找到最接近的电容器来执行此操作。如果电容器距离较远,则会产生较大的环路面积,即更多的发射,阻抗不连续性等
。– user110971

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我主张对任何高速信号进行单层路由。

GigE轨道在磁性侧参考为接地,但在PHY侧参考功率层。为了避免使用拼接电容器,您可以将电磁电源(显然已连接到一些去耦器)移动到第4层,然后将GigE全部布线到第1层;没有通孔的话,就不会有不连续的现象,但是从磁性层到PHY的参考层一直都是坚固的,这可能需要一些工作。

也就是说,单层布线还有另一个优势:阻抗控制板中两个不同层的阻抗永远不会匹配100%。这意味着即使使用缝合盖,在图层更改时也会有反射(虽然不大,但会存在)。在典型的PCB上,两个不同层的阻抗相差10%左右,假设完美的返回路径,反射系数刚好超过9%。

或者,您可以在第2层的地面上使通孔和以太网轨道存在于第1层上,但仍需要缝合通孔,以使参考层从第3层变为第2层。

我为您拍摄了照片,以显示它们的去向:

通过位置拼接

这不会改变您会有一些不连续性的事实,但是可以将其保持在最低水平。缝合通孔提供了参考层之间的短路径;如果它们不存在,则返回路径将需要找到返回电流遇到的最近点-距离越远(达到特定限制),不连续性就越大。

通常,我尽量不要在磁性下放置任何东西,但是由于您的走线显然被接地层屏蔽,因此我认为这些都不是主要问题。


+由于电源的复杂性,无法调整层顺序和平面:( +不适当地添加缝合过孔(它们全部随机绕过R22)
Kieran Duggan

磁场下的走线被馈送到桥式整流器,然后通过另一个变压器-希望能处理任何注入的噪声。
基兰·杜根
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