Как я могу улучшить эту дифференциальную пару Ethernet?

14

Это мой первый проект Ethernet со скоростью 100 Мбит / с (я делаю это, чтобы узнать больше о дифференциальных сигналах).

Я сделал две вещи, которые я не знаю, хорошо это или плохо в данном конкретном случае.

Одним из них является маршрутизация под сигнальным трансформатором. Это только немного на границе, но я не нашел другого способа направить его, не используя переходы, чтобы обменять пару.

Как вы думаете? Было бы лучше использовать переходные отверстия (и несоответствие импеданса), или маршрут так близко к индуктивности?

Кроме того, я попробовал дифференциальные инструменты в KiCad , и я сопоставил обе пары на одну и ту же длину (в противном случае одна дорожка примерно на 6 мм длиннее). Это хорошая практика для Ethernet?

Это снимок печатной платы прямо сейчас:

Это схема, которую я использую. Используется эталонная схема lan9512. Если честно, я понятия не имею о сопротивлении моего дизайна. Я не уверен, должен ли я использовать 50 Ом или 100 Ом.

Я включил расчет полного сопротивления для двухсторонней печатной платы, FR4 высотой 1,6 мм и меди 1,6 унции (35 мкм)

Как видите, дорожка с 0,8 мм !! слишком большой.

Это финальная версия. Трек с 1,6 мм, зазор 0,16 мм (минимум у моего дешевого поставщика печатных плат).

Спасибо всем за этот ценный мастер-класс. Я буду много читать о дифференциальных парах.

— Хавьер Лорейро
источник

1

Важна ли полярность данных в сети Ethernet?

— Энди ака

1

Как насчет обращения происходит на другой стороне трансформатора?

— Энди ака

1

хороший вопрос, могу ли я поменять местами схемы RX- и RX + и CRX- / CRX +?

— Хавьер Лорейро

1

@Michael: потому что я планирую использовать 4 порта в следующей версии, и я не нашел 4-портовых угонщиков по разумной цене.

— Хавьер Лорейро

1

Я все еще использовал бы MagJacks и просто поместил четыре из них рядом.

— Майкл Карас

12

Если бы я предложил, как это сделать, я бы предложил что-то вроде этого:

— Майкл Карас
источник

1

Умное редактирование изображений получает мой голос.

— Энди ака

5

Определенно согласен, сопоставление длины - это только полдела с парами различий. Если у вас есть трассы одинаковой длины, но каждая проходит радикально по-разному через доску, то вполне возможно, что одна из трасс будет подвержена индуктивному / емкостному (и т. Д.) Эффектам, а другая - нет. Предложение @MichaelKaras является предпочтительным, потому что любые индуктивные эффекты будут одинаково восприниматься обоими следами и будут отменены тем, как работают дифференциальные пары.

— Wossname

Понимаю. трансформатор может повлиять на оба следа, но эффект не вызовет проблем мэра. +1

— Хавьер Лорейро

3

Об импедансе: вам явно нужен дифференциал на 100 Ом, он такой же, как на одиночном проводе на 50 Ом. Вы должны использовать «калькулятор импеданса» (например, https://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance ). Толщина диэлектрика зависит от дизайна вашей печатной платы. Толщина меди обычно составляет 35 мкм, это мало влияет на результаты. Ширина и расстояние следа имеют значение для радиочастотных конструкций.

— Мастер
источник

Еще один хороший инструмент - Saturn PCB Toolkit .

— rdtsc

Интересно, что USB2.0 и Ethernet (по крайней мере, 10/100, не уверен насчет GBE) имеют очень похожие требования к характеристическому импедансу, что облегчает жизнь, когда вы используете оба в одной конструкции. По моему опыту USB 2.0 требует 90 Ом +/- 15%, а Ethernet обычно составляет около 100 Ом, здесь есть удобное окно перекрытия.

— Wossname

1

Кроме того, вы всегда можете попросить изготовителя вашей платы выполнить расчеты импеданса для вас, когда вы отправляете им Gerbers. Это стандартная вещь, которую нужно просить, и они не будут взимать с вас плату (скорее всего). На самом деле вы даже можете попросить их изменить ширину трассы, чтобы достичь требуемого импеданса.

— Wossname

2

О соответствии длины: это не так важно, как можно подумать. 100 Мбит Ethernet использует скорость передачи символов 125 МБод / с, каждый символ имеет длину 8 нс. По сравнению с этим, 10-миллиметровая длина маршрутизации вводит перекос (скорость сигналов в медных следах составляет примерно половину скорости света) только 30 пс или менее 0,5%. Хотя это немного уменьшает запас для получения битовых ошибок на приемнике, влияние незначительно.

Я бы предпочел сосредоточиться на обеспечении (грубо) правильного сопротивления. Без более дорогих печатных плат с контролируемым импедансом, лучшее эмпирическое правило: расстояние между обеими трассами должно быть равным их ширине, а расстояние до следующего слоя грунта должно быть немного больше ширины двух трасс. Например, следы 150 мкм, промежуток 150 мкм, 200-400 мкм к слою грунта (что типично для 4-8-слойной печатной платы).

— asdfex
источник

Хорошо, спасибо, этот ответ мне очень помогает! Эта доска только 2 слоя (я считаю, что 4 слоя лучше, но это только проверка для меня). Я планирую не использовать наземную плоскость под всеми дифференциальными трассами (даже USB).

— Хавьер Лорейро

4

Я настоятельно советую использовать наземную плоскость ниже скоростных трасс.

— Мастер

@asdfex, я использую 0,1 мм FR4 между верхними скоростными линиями и следующей земной плоскостью. Ширина трассы для 50 Ом (насколько я помню) составляет 0,16 мм. Это прекрасно работает, я несколько раз заказывал контроль импеданса - не нужно менять ширину. Дифференциальная линия 100 Ом имеет ширину 0,15 мм и разнесение 0,15 мм. Использование 0,2-0,4 мм диэлектрика приводит к слишком толстой печатной плате даже на 8 слоев.

— Мастер

1

@ Master Ваш дифференциал 0,15 / 0,15 следов и 0,1 мм диэлектрика дает импеданс около 80 Ом. Мои 0,15 / 0,15 и 0,2 дают близкие к идеальным 95 Ом, еще лучше с 0,1 мм следами и зазорами. У моего производителя печатных плат по умолчанию имеется 8-слойный стек с расстоянием 180 мкм между каждым из слоев при общей высоте стека 1,6 мм.

— asdfex

@asdfex, вы измеряли импеданс или заказывали производственный процесс контроля импеданса? Мне действительно интересно. Разница между вашим дизайном и моим дизайном, скажем, довольно большая. Мой дизайн основан не только на расчетах, он несколько раз проверяется процессом контроля импеданса у производителя печатных плат. Они сказали мне, что нет необходимости менять ширину, поскольку полное сопротивление составляет 100 Ом в пределах нескольких процентов.

— Мастер

0

На длинах и скоростях, которые увидит ваша доска, это, вероятно, не будет иметь большого значения. При 100 Мбит / с, что составляет только 50 МГц полосы пропускания, трассировки соответствия длины обычно не представляют проблемы, пока разница в длине не станет значимой частью длины волны (которая при 50 МГц составляет 6 метров, даже 9-я гармоника по-прежнему превышает полметра). Я бы не беспокоился об этом.

— Сэм
источник