1. Requisiti per il cablaggio del segnale di rete
Come il cavo di rete UTP CAT5e comunemente utilizzato nella comunicazione di rete, ha un'impedenza di 100 ohm a una frequenza di 1 Mhz-100 Mhz. Pertanto, per ottenere migliori caratteristiche di trasmissione del segnale, ogni coppia di linee di segnale differenziale sul PCB deve essere progettata/prodotta con un'impedenza di 100 ohm. . Ad esempio, in ESMARC EVB V5.0, la larghezza della linea di ciascuna coppia di linee di segnale differenziale di rete è 7 mil e l'interlinea è 8 mil. Nella documentazione/posta di elaborazione e produzione del PCB, vengono proposti i requisiti di impedenza: (larghezza della linea-interlinea-larghezza della linea) 7mil-8mil-7mil, impedenza 100 ohm. In circostanze normali, il produttore del PCB regolerà nuovamente il foglio di rame in base alle vostre esigenze in modo che l'impedenza della linea di segnale sia entro +/-10 del valore richiesto per soddisfare i requisiti.
Per garantire che la differenza di fase del segnale sulla linea del segnale differenziale ad alta frequenza sia sufficientemente piccola, è necessario assicurarsi che la lunghezza di ciascuna coppia di linee del segnale differenziale sia la stessa possibile o controllare la lunghezza massima della differenza di linea . Per le linee di segnale di comunicazione di rete, la differenza di lunghezza massima delle linee di segnale deve essere controllata entro +/-25mil. Per una rete 10Mbps/100Mbps, le sue linee di comunicazione TX e RX sono relativamente indipendenti, quindi la lunghezza delle sue linee differenziali TX e RX può essere controllata separatamente. Per una rete a 1000Mbps, le sue 4 coppie di segnali differenziali devono trasmettere dati contemporaneamente. Pertanto, per il cablaggio di un'interfaccia di rete a 1000Mbps, non è solo necessario controllare la differenza di lunghezza della linea di ciascuna coppia di linee differenziali, ma anche controllare la differenza tra le 4 coppie di linee differenziali. La differenza di lunghezza della linea. L'interlinea di ciascuna coppia di linee di segnale differenziale deve essere maggiore/uguale alla larghezza di linea di ciascuna linea di segnale per soddisfare i requisiti EMI del circuito. Ad esempio, in ESMARC EVB V5.0, la larghezza della linea del segnale di rete è 7 mil e l'interlinea della linea differenziale è 8 mil.
Di seguito, prendi la scheda di valutazione ESMARC EVB V5.0 come esempio per illustrare.
(Figura 1) (Figura 2)
La Figura 1 è il routing PCB dell'interfaccia di rete CN8-1 1000Mbps e la Figura 2 è il routing PCB dell'interfaccia di rete CN8-2 10Mbps/1000Mbps. Si può chiaramente vedere dalla figura che ogni coppia di linee di segnale differenziale è cablata in stretta conformità con i requisiti di cablaggio differenziale.
(Figura 3)
La Figura 3 è il valore del parametro della lunghezza della traccia dell'interfaccia di rete 1000Mbps (CN8-1). Questo parametro può essere trovato nello strumento EDA. Nella figura sopra, NET1_TX è 1000M_D0, NET1_RX è 1000M_D1, più 1000M_D2 e 1000M_D3 attraverso la resistenza del ponticello di segnale, che insieme formano 4 coppie di linee di segnale differenziali per l'interfaccia di rete 1000Mbps.
Nella progettazione del layout del PCB, i resistori jumper sono progettati tra le linee di segnale differenziale 1000M_D2, 1000M_D3 e i pin di segnale della scheda madre. C'è una lunghezza della linea del segnale di circa 400 mil tra di loro, quindi la differenza nella lunghezza delle quattro coppie di linee del segnale differenziale è relativamente piccola. Sostanzialmente può soddisfare i requisiti di comunicazione nell'ambiente 1000Mbps.
(Figura 4)
La Figura 4 è il valore del parametro della lunghezza della traccia dell'interfaccia di rete 10Mbps/100Mbps (CN8-2). Dai parametri si può vedere che per un'interfaccia di rete a 100Mbps, le due coppie di lunghezze di linea di segnale differenziali, TX e RX, sono indipendenti e controllano rispettivamente le lunghezze di linea.
(Figura 5)
In Figura 5 è mostrata la coppia di linee di segnale differenziale 100M_NET2_RX. La differenza di lunghezza tra le sue due linee di segnale (100M_TPRX2+, 100M_TPRX2-) è di circa 20 mil, che soddisfa i requisiti di progettazione del routing differenziale per la comunicazione di rete.
Oltre all'instradamento in conformità con i requisiti differenziali e il controllo della lunghezza della linea PCB, è anche necessario notare che dopo che la linea del segnale è stata scaricata dalla porta, le due linee del segnale devono essere trattate con uguale lunghezza il prima possibile. Come mostrato di seguito:
Nella Figura 6, l'uscita della linea del segnale differenziale è simmetrica, quindi dopo l'uscita è possibile seguire direttamente il percorso differenziale. Nella Figura 7, poiché la linea del segnale differenziale è asimmetrica, dopo che la linea è stata tracciata, la linea del segnale dovrebbe essere equalizzata il prima possibile e quindi dovrebbe essere instradata la normale linea del segnale differenziale.
2. Protezione ESD delle porte di rete
A causa della particolarità delle applicazioni di rete, le porte di rete subiscono facilmente interferenze da segnali esterni, quindi il segnale di rete del sistema deve passare attraverso un trasformatore di rete 1:1 prima di poter essere collegato alla presa RJ45, come l'integrazione utilizzata da Intron Interfaccia di rete 10Mbps/100Mbps HR871181A, interfaccia di rete 1000Mbps HR851178C, sono presenti un trasformatore di isolamento di rete 1:1 interno e una bobina di induttanza di modo comune (come mostrato nella Figura 8), che possono prevenire efficacemente i segnali di interferenza di modo comune sulla linea di comunicazione e al stesso tempo Evitare che il segnale di interferenza CC danneggi l'unità di rete del sistema.
Inoltre, al fine di migliorare ulteriormente le caratteristiche ESD della porta di rete, è possibile progettare un dispositivo di protezione ESD dedicato e, nella progettazione del PCB, il dispositivo di protezione ESD dovrebbe essere il più vicino possibile al pin pad della porta di rete RJ45 . Come mostrato di seguito:
Come mostrato nella Figura 9, il dispositivo di protezione ESD dedicato per la porta di rete si trova sulla scheda PCB, vicino al cavo della porta di rete RJ45. La Figura 10 mostra il dispositivo di protezione ESD progettato per le porte di rete nel circuito ESMARC EVB.
Infine, per la presa di rete RJ45 con guscio metallico, si consiglia di collegare il guscio metallico a un punto di messa a terra affidabile e sicuro nel luogo di installazione del dispositivo. Se non è possibile garantire l'affidabilità della messa a terra di sicurezza in loco, si consiglia di collegare il guscio metallico dell'RJ45 al piano di massa della scheda tramite un condensatore ad alta tensione (come 102M/1KV), come nel trattamento di ESMARC EVB.
