1. Zahtjevi za ožičenje mrežnog signala
Isto kao i UTP CAT5e mrežni kabl koji se obično koristi u mrežnoj komunikaciji, ima impedanciju od 100 oma na frekvenciji od 1Mhz-100Mhz. Stoga, da bi se dobile bolje karakteristike prijenosa signala, svaki par diferencijalnih signalnih linija na PCB-u treba biti dizajniran/proizveden sa impedancijom od 100 oma. . Na primjer, u ESMARC EVB V5.0, širina linije svakog para mrežnih diferencijalnih signalnih linija je 7 mil, a razmak linija je 8 mil. U dokumentaciji/pošti za obradu i proizvodnju PCB-a predlažu se zahtjevi za impedansom: (širina linije-razmak-širina linije) 7mil-8mil-7mil, impedansa 100 ohma. U normalnim okolnostima, proizvođač PCB-a će ponovo podesiti bakreni lim prema vašim zahtjevima tako da impedancija signalne linije bude unutar +/-10 potrebne vrijednosti za ispunjavanje zahtjeva.
Kako bi se osiguralo da je fazna razlika signala na visokofrekventnoj diferencijalnoj signalnoj liniji dovoljno mala, potrebno je osigurati da dužina svakog para diferencijalnih signalnih linija bude što je moguće ista, ili kontrolirati maksimalnu dužinu razlike linije . Za mrežne komunikacione signalne linije, maksimalnu razliku dužine signalnih linija treba kontrolisati unutar +/-25 mil. Za mrežu od 10Mbps/100Mbps, njene TX i RX komunikacione linije su relativno nezavisne, tako da se dužina njegovih TX i RX diferencijalnih linija može kontrolisati odvojeno. Za mrežu od 1000 Mbps, njena 4 para diferencijalnih signala moraju istovremeno prenositi podatke. Stoga, za ožičenje mrežnog interfejsa od 1000 Mbps, nije potrebno samo kontrolisati razliku dužine linije svakog para diferencijalnih linija, već i kontrolisati razliku između 4 para diferencijalnih linija. Razlika u dužini linije. Razmak između linija svakog para diferencijalnih signalnih linija mora biti veći od/jednak širini linije svake signalne linije kako bi se zadovoljili EMI zahtjevi ploče. Na primjer, u ESMARC EVB V5.0, širina linije mrežnog signala je 7 mil, a razmak između linija diferencijalne linije je 8 mil.
U nastavku, uzmite ESMARC EVB V5.0 evaluacionu ploču kao primjer za ilustraciju.
(Slika 1) (Slika 2)
Slika 1 je PCB rutiranje mrežnog interfejsa CN8-1 1000Mbps, a Slika 2 je PCB rutiranje CN8-2 10Mbps/1000Mbps mrežnog interfejsa. Sa slike se jasno može vidjeti da je svaki par diferencijalnih signalnih linija ožičen u strogom skladu sa zahtjevima za diferencijalno ožičenje.
(Slika 3)
Slika 3 je vrijednost parametra dužine traga mrežnog interfejsa od 1000 Mbps (CN8-1). Ovaj parametar se može naći u EDA alatu. Na gornjoj slici, NET1_TX je 1000M_D0, NET1_RX je 1000M_D1, plus 1000M_D2 i 1000M_D3 kroz otpor skakača signala, koji zajedno formiraju 4 para diferencijalnih signalnih linija za mrežni interfejs od 1000 Mbps.
U dizajnu PCB rasporeda, skakači otpornici su dizajnirani između 1000M_D2, 1000M_D3 diferencijalnih signalnih linija i signalnih pinova matične ploče. Između njih postoji dužina signalne linije od oko 400 mil, tako da je razlika u dužini četiri para diferencijalnih signalnih linija relativno mala. U osnovi može zadovoljiti komunikacijske zahtjeve u okruženju od 1000 Mbps.
(Slika 4)
Slika 4 je vrijednost parametra dužine traga za mrežni interfejs 10Mbps/100Mbps (CN8-2). Iz parametara se može vidjeti da su za mrežni interfejs od 100 Mbps dva para diferencijalnih dužina signalnih linija, TX i RX, nezavisni i kontroliraju dužine linija respektivno.
(Slika 5)
Na slici 5 je prikazan par diferencijalnih signalnih linija 100M_NET2_RX. Razlika u dužini između njegove dvije signalne linije (100M_TPRX2+, 100M_TPRX2-) je oko 20 mils, što ispunjava zahtjeve dizajna diferencijalnog rutiranja za mrežnu komunikaciju.
Pored usmjeravanja u skladu sa diferencijalnim zahtjevima i kontrole dužine PCB linije, potrebno je napomenuti da nakon što se signalna linija isprazni iz porta, dvije signalne linije treba tretirati jednakom dužinom što je prije moguće. Kao što je prikazano u nastavku:
Na slici 6, izlaz diferencijalne signalne linije je simetričan, tako da nakon izlaza možete direktno pratiti diferencijalno usmjeravanje. Na slici 7, budući da je diferencijalna signalna linija asimetrična, nakon što je linija nacrtana, signalnu liniju treba izjednačiti što je prije moguće, a zatim usmjeriti normalnu diferencijalnu signalnu liniju.
2. ESD zaštita mrežnih portova
Zbog specifičnosti mrežnih aplikacija, mrežni portovi se lako ometaju vanjskim signalima, tako da mrežni signal sistema mora proći kroz mrežni transformator 1:1 prije nego što se može spojiti na RJ45 utičnicu, kao što je integracija koju koristi Intron 10Mbps/100Mbps mrežni interfejs HR871181A, 1000Mbps mrežni interfejs HR851178C, postoje interni mrežni izolacioni transformator 1:1 i induktivni kalem zajedničkog moda (kao što je prikazano na slici 8), koji mogu efikasno sprečiti signale smetnji zajedničkog moda na komunikacijskoj liniji i na istovremeno Sprečite da signal DC interferencije ošteti sistemski mrežni disk.
Osim toga, kako biste dodatno poboljšali ESD karakteristike mrežnog porta, možete dizajnirati namjenski uređaj za zaštitu od ESD-a, a u dizajnu PCB-a, uređaj za zaštitu od ESD-a trebao bi biti što bliže pin jastu RJ45 mrežnog porta. . Kao što je prikazano u nastavku:
Kao što je prikazano na slici 9, namenski ESD zaštitni uređaj za mrežni port nalazi se na PCB ploči, blizu RJ45 mrežnog priključka. Slika 10 prikazuje ESD zaštitni uređaj dizajniran za mrežne portove u ESMARC EVB kolu.
Konačno, za mrežnu utičnicu RJ45 s metalnom školjkom, preporučuje se spajanje metalne školjke na pouzdano i sigurno uzemljenje na mjestu ugradnje uređaja. Ako se ne može garantovati pouzdanost sigurnosnog uzemljenja na licu mesta, preporučuje se povezivanje metalne školjke RJ45 na uzemljenje ploče preko visokonaponskog kondenzatora (kao što je 102M/1KV), kao u tretmanu od ESMARC EVB.
