以太网接口PCB设计经验分享【互联网+】

以太网口PCB布线经验分享目前大部分32位处理器都支持以太网口。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成，目前常见的以太网接口芯片，如LXT971、RTL8019、RTL8201、RTL8039、CS8900、DM9008等，其内部结构也主要包含这两部分。一般32位处理器内部实际上已包含了以太网MAC控制，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。常用的单口10M/100Mbps高速以太网物理层接口器件主要有RTL8201、LXT971等，均提供MII接口和传统7线制网络接口，可方便的与CPU接口。以太网物理层接口器件主要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX编码/解码器和双绞线媒体访问单元等。下面以RTL8201为例，详细描述以太网接口的有关布局布线问题。一、布局RJ45网口RTL8201CPUMAC变压器TX±RX±1、RJ45和变压器之间的距离应当尽可能的缩短. 2、RTL8201的复位信号Rtset信号（RTL8201 pin 28）应当尽可能靠近RTL8021,并且，如果可能的话应当远离TX+/-,RX+/-, 和时钟信号。3、RTL8201的晶体不应该放置在靠近I/O端口、电路板边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件周围. 4、RTL8201和变压器之间的距离也应该尽可能的短。为了实际操作的方便，这一点经常被放弃。但是，保持Tx±, Rx± 信号走线的对称性是非常重要的，而且RTL8201和变压器之间的距离需要保持在一个合理的范围内，最大约1012cm。5、Tx+ and Tx- (Rx+ and Rx-) 信号走线长度差应当保持在2cm之内。 二、布线1、走线的长度不应当超过该信号的最高次谐波(大约10th)波长的1/20。例如： 25M的时钟走线不应该超过30cm，125M信号走线不应该超过12cm (Tx±, Rx±)。2、电源信号的走线(退耦电容走线,电源线,地线)应该保持短而宽。退耦电容上的过孔直径最好稍大一点。3、每一个电容都应当有一个独立的过孔到地。4、退耦电容应当放在靠近IC的正端（电源），走线要短。每一个RTL8201 模拟电源端都需要退耦电容(pin 32, 36, 48).每一个RTL8201 数字电源最好也配一个退耦电容。5、Tx±, Rx±布线应当注意以下几点 :(1)Tx+, Tx- 应当尽可能的等长，Rx+, Rx- s应当尽可能的等长；(2)Tx±和 Rx±走线之间的距离满足下图 :(3)Rx± 最好不要有过孔, Rx± 布线在元件侧等。三、电源和地层的连接1、对与Power/GND 层的分割， 没有一个绝对的尺度来参考； 对于信号/电源/总线的布线也是如此。2、RTL8201的数字地引脚应该通过过孔连接到数字地层， RTL8201的模拟地和Tx±/Rx± 外围电路地应当连接到模拟地层。数字地: 除了模拟地之外的RTL8201所有GND引脚;数字电源： 除了模拟电源之外的RTL8201所有VDD引脚;模拟地： 29, 35, 45模拟电源： 32, 36, 483、变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈（ 和RJ-45座项连接的一侧） 用单独的隔离地。在这个隔离区域下没有电源和接地层存在。变压器两侧割地如图所示4、从以太网物理层接口器件过来的信号接往RJ45网口插座时需要注意：金属机壳以及与印制板相连的金属前面板应与印制板内部电路（包括信号和地线层）隔离至少5mm以上，印制板静电电流泄放通路的地应优先选择机壳地，板上的金属部件和金属接插件能就近接机壳的应就近接机壳，无法就近接机壳的接静电保护地环或工作地,工作地应是大面积的地层。四、其他与模拟性能有关的方面1、模拟地引脚(29, 35, 45)必须位是一个好的接地回路， 因此为了避免使用单独的终端地， 扩大模拟地层， 并使模拟电路的返回电流尽可能的返回到真正得GND，这在2-layer's 布局中尤其重要。2、考虑到EMI， 如果你发现当从MII接口读写时EMI问题有点严重， 你最好在系统GND-Power层间增加退耦电容（ 0.047uf, 22uf） 。3、当用25Mhz晶体作为时钟源时， 更应当注意晶体的规格， 请参阅附带的晶体参数。当使用晶体时， 应当在X1和X2脚连接2个规格匹配的电容。4、当采用25Mhz的晶振作时钟源时， 避免在时钟线上连接任何电容。5、所有的模拟电源引脚(pin 32, 36, 48)需要连接一个磁珠， 这些引脚应当像原理图中建议的进行退耦， 对pin 48更应当注意。这些磁珠应当靠近RTL8201放置。6、当采用5V -> 3.3V变换时， 调节器的额定电流应当不小于300mA。公务接口公务接口就是一般意义上的电话口，电话口一般包括如下电路单元：铃流产生电路（RINGER）、话机用户接口芯片电路（SLIC）、语言电路（CODEC）。如下图所示：电话口的功能有两个：（1）在有电话呼入本点时，向话机馈送一个交流的铃流信号，使电话机能振铃。（2）通话时，作为话音接口，负责传递话音和电话机的DTMF信号。需要引起重视的一个信号是铃流信号，按照国家通信行业标准，铃流产生电路输出的铃流信号是一个电压额定值为75V±5V、频率为1055HZ的交流信号。虽然我们的公务板在设计和使用铃流产生电路时，会对电压做一定的降压处理，但是对于公务板而言，这个铃流输出信号是比较高的电压，而且由于我们使用的铃流信号产生电路很多时候输出并不是一个规则正弦信号，导致输出信号在频域上表现为多种信号的叠加。这样铃流信号对周边信号的干扰问题就比较突出。具体总结起来，PCB布线时，重要考虑两个方面：（1）用户线防雷和保护。（2）EMC方面的处理，尤其是防止电话口信号干扰其他信号。用户线的防雷：用户线可能处于室外，环境恶劣，可能由于雷击等原因造成OW板电路损坏，因此，必须在用户接口部分加装瞬态电压抑制器件或其它类似的保护器件，PCB布线时，一定要按照一定器件的排列次序布局。如下图所示，PTC的布局要靠近电话口，TVS在PTC后面。这个次序是不能随便变更的。EMC方面的处理，尤其是防止电话口信号干扰其他信号：由于电话口信号有比较高的电压，超过48V，对于板内主要为3.3V的信号而言，这样的高压信号很容易干扰其他弱信号，所以布局是，电话口的器件尽量离其他器件远一点，布线时，两根电话线之间的间距也尽量宽，布线也要尽量粗，尤其注意板内其他器件或信号应该远离铃流输出信号。4技术发展