1. Krav til nettverkssignalkabling
Samme som UTP CAT5e-nettverkskabelen som vanligvis brukes i nettverkskommunikasjon, har den en impedans på 100 ohm ved en frekvens på 1Mhz-100Mhz. Derfor, for å oppnå bedre signaloverføringskarakteristikk, må hvert par differensielle signallinjer på kretskortet designes/produseres med en impedans på 100 ohm. . For eksempel, i ESMARC EVB V5.0 er linjebredden til hvert par nettverksdifferensielle signallinjer 7 mil, og linjeavstanden er 8 mil. I PCB-behandling og produksjonsdokumentasjon/post er impedanskravene foreslått: (linjebredde-linjeavstand-linjebredde) 7mil-8mil-7mil, impedans 100 ohm. Under normale omstendigheter vil PCB-produsenten justere kobberplaten på nytt i henhold til dine krav, slik at impedansen til signallinjen er innenfor +/-10 av den nødvendige verdien for å oppfylle kravene.
For å sikre at signalfaseforskjellen på den høyfrekvente differensialsignallinjen er liten nok, er det nødvendig å sikre at lengden på hvert par differensialsignallinjer er den samme som mulig, eller å kontrollere maksimal linjeforskjellslengde . For nettverkskommunikasjonssignallinjer bør maksimal lengdeforskjell på signallinjene kontrolleres innenfor +/-25mil. For et 10Mbps/100Mbps-nettverk er TX- og RX-kommunikasjonslinjene relativt uavhengige, så lengden på TX- og RX-differensiallinjene kan kontrolleres separat. For et 1000 Mbps-nettverk må de 4 parene med differensialsignaler overføre data samtidig. Derfor, for kabling av et 1000 Mbps nettverksgrensesnitt, er det ikke bare nødvendig å kontrollere linjelengdeforskjellen til hvert par differensiallinjer, men også å kontrollere forskjellen mellom de 4 parene med differensiallinjer. Linjelengdeforskjellen. Linjeavstanden til hvert par differensielle signallinjer må være større enn/lik linjebredden til hver signallinje for å oppfylle EMI-kravene til kretskortet. For eksempel, i ESMARC EVB V5.0, er linjebredden til nettverkssignallinjen 7 mil, og linjeavstanden til differensiallinjen er 8 mil.
Nedenfor kan du ta ESMARC EVB V5.0 evalueringstavle som et eksempel for å illustrere.
(Figur 1) (Figur 2)
Figur 1 er PCB-rutingen til CN8-1 1000Mbps nettverksgrensesnitt, og figur 2 er PCB-rutingen til CN8-2 10Mbps/1000Mbps nettverksgrensesnitt. Det kan tydelig sees fra figuren at hvert par differensialsignallinjer er kablet i strengt samsvar med kravene til differensialledninger.
(Figur 3)
Figur 3 er parameterverdien til sporlengden til 1000 Mbps nettverksgrensesnitt (CN8-1). Denne parameteren finner du i EDA-verktøyet. I figuren ovenfor er NET1_TX 1000M_D0, NET1_RX er 1000M_D1, pluss 1000M_D2 og 1000M_D3 gjennom signaljumpermotstanden, som sammen danner 4 par differensielle signallinjer for 1000Mbps nettverksgrensesnitt.
I PCB-layoutdesignet er jumpermotstander designet mellom 1000M_D2, 1000M_D3 differensialsignallinjene og signalpinnene på hovedkortet. Det er en signallinjelengde på omtrent 400 mil mellom dem, så forskjellen i lengden på de fire parene med differensialsignallinjer er relativt liten. Den kan i utgangspunktet oppfylle kommunikasjonskravene under 1000 Mbps-miljø.
(Figur 4)
Figur 4 er 10Mbps/100Mbps nettverksgrensesnitt (CN8-2) sporlengde parameterverdi. Det kan sees fra parametrene at for et 100 Mbps nettverksgrensesnitt er de to parene med differensielle signallinjelengder, TX og RX, uavhengige og kontrollerer linjelengdene.
(Figur 5)
Vist i figur 5 er paret av differensialsignallinjer 100M_NET2_RX. Forskjellen i lengde mellom de to signallinjene (100M_TPRX2+, 100M_TPRX2-) er omtrent 20 mil, som oppfyller designkravene til differensiell ruting for nettverkskommunikasjon.
I tillegg til ruting i henhold til differensialkravene og PCB-linjelengdekontroll, er det også nødvendig å merke seg at etter at signallinjen er utladet fra porten, bør de to signallinjene behandles med lik lengde så snart som mulig. Som vist under:
I figur 6 er utløpet til differensialsignallinjen symmetrisk, så etter uttaket kan du følge differensialrutingen direkte. I figur 7, siden differensialsignallinjen er asymmetrisk, etter at linjen er trukket, bør signallinjen utjevnes så tidlig som mulig, og deretter bør den normale differensialsignallinjen rutes.
2. ESD-beskyttelse av nettverksporter
På grunn av det spesielle med nettverksapplikasjoner blir nettverksporter lett forstyrret av eksterne signaler, så nettverkssignalet til systemet må passere gjennom en 1:1 nettverkstransformator før det kan kobles til RJ45-kontakten, for eksempel integrasjonen som brukes av Intron 10Mbps/100Mbps nettverksgrensesnitt HR871181A, 1000Mbps nettverksgrensesnitt HR851178C, det er intern 1:1 nettverksisolasjonstransformator og common mode induktansspole (som vist i figur 8), som effektivt kan forhindre common mode interferenssignaler på kommunikasjonslinjen, og ved samtidig Forhindre at DC-interferenssignalet skader systemets nettverksstasjon.
I tillegg, for å forbedre ESD-egenskapene til nettverksporten ytterligere, kan du designe en dedikert ESD-beskyttelsesenhet, og i PCB-designen bør ESD-beskyttelsesenheten være så nært som mulig til pinneputen til RJ45-nettverksporten . Som vist under:
Som vist i figur 9, er den dedikerte ESD-beskyttelsesenheten for nettverksporten på PCB-kortet, nær RJ45-nettverksportledningen. Figur 10 viser ESD-beskyttelsesenheten designet for nettverksporter i ESMARC EVB-kretsen.
Til slutt, for RJ45-nettverkskontakten med et metallskall, anbefales det å koble metallskallet til et pålitelig og trygt jordingspunkt på installasjonsstedet for enheten. Hvis påliteligheten til sikkerhetsjordingen på stedet ikke kan garanteres, anbefales det å koble metallskallet til RJ45 til kortets jordplan gjennom en høyspentkondensator (som 102M/1KV), som i behandlingen av ESMARC EVB.
