Bu Ethernet diferansiyel çiftini nasıl geliştirebilirim?

14

Bu benim ilk 100 Mbit / s Ethernet projem (diferansiyel sinyaller hakkında daha fazla bilgi edinmek için yapıyorum).

Bu özel durumda iyi mi kötü mü bilmediğim iki şey yaptım.

Bunlardan biri sinyal transformatörünün altından geçmektir. Sadece biraz sınırda, ama çifti değiştirmek için vias kullanmadan, onu yönlendirmek için başka bir yol bulamadım.

Ne düşünüyorsun? Viyallerin (ve bir empedans uyumsuzluğunun) kullanılması veya indüktöre bu kadar yakın bir yolun kullanılması daha iyi olur mu?

Ayrıca, KiCad'de diferansiyel araçları denedim ve her iki çifti aynı uzunlukta eşleştirdim (aksi takdirde, bir iz yaklaşık 6 mm daha uzun). Bu Ethernet için iyi bir uygulama mı?

Bu şu anda PCB'nin yakalanması:

Bu benim kullandığım şematik. Lan9512 referans şemasını kullanır. Dürüst olmak gerekirse, tasarımımdaki empedans hakkında hiçbir fikrim yok. 50 ohm mu yoksa 100 ohm mu kullanacağımdan emin değilim.

Çift taraflı PCB, FR4 1.6 mm yükseklik ve 1.6 oz bakır (35 µm) için empedans hesaplamasını dahil ediyorum

Gördüğünüz gibi, ile parça 0.8 mm !! - çok büyük.

Bu son versiyon. 1.6 mm, boşluk 0.16 mm (ucuz PCB sağlayıcımda minimum) ile takip edin.

Bu değerli usta sınıfı için herkese teşekkürler. Diferansiyel çiftler hakkında çok şey okuyacağım.

— Javier Loureiro
kaynak

1

Ethernet'te veri polaritesinin korunması önemli mi?

— Andy aka

1

Transformatörün diğer tarafında tersine dönüş nasıl olur?

— Andy aka

1

güzel soru, RX- ve RX + ve CRX- / CRX + 'ı şemamda değiştirebilir miyim?

— Javier Loureiro

1

@michael: çünkü planım sonraki sürümde 4 port kullanmak ve makul bir fiyata 4 port magjacks bulamadım.

— Javier Loureiro

1

Ben hala MagJacks kullanmak ve sadece dört yan yana koymak.

— Michael Karas

12

Bu nasıl yönlendirmek için önermek olsaydım ben daha böyle bir şey teklif ediyorum:

— Michael Karas
kaynak

1

Akıllı resim düzenleme oyumu alır.

— Andy aka

5

Kesinlikle katılıyorum, uzunluk eşleştirme farklı çiftlerle savaşın sadece yarısı. Aynı uzunluk izlerine sahipseniz, ancak her biri tahtada radikal olarak farklı bir rota izliyorsa, izlerden birinin diğer izin olmadığı endüktif / kapasitif (vb.) Etkilere maruz kalması oldukça mümkündür. @MichaelKaras'ın önerisi tercih edilir, çünkü herhangi bir endüktif etki her iki iz tarafından da eşit olarak deneyimlenecek ve fark çiftlerinin kendiliğinden çalışma şekliyle iptal edilecektir.

— Wossname

Anlıyorum. transformatör her iki izi de etkileyebilir, ancak etki belediye başkanı problemlerine neden olmaz. +1

— Javier Loureiro

3

Empedans hakkında: açıkça 100 Ohm diferansiyel ihtiyacınız var, 50 Ohm tek tel ile aynı. Bazı "empedans hesaplayıcıları" kullanmanız gerekir (örneğin: https://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance ). Dielektrik kalınlığı PCB tasarımınızdan geçer. Bakır kalınlığı tipik olarak 35 um'dir, sonuçlar üzerinde küçük bir etkisi vardır. İz genişliği ve iz ayrımı RF tasarımları için önemlidir.

— Usta
kaynak

Bir başka iyi araç da Saturn PCB Toolkit .

— rdtsc

İlginç bir şekilde, USB2.0 ve Ethernet (en azından 10/100, GBE hakkında emin değilim) çok benzer karakteristik empedans gereksinimlerine sahiptir, bu da her ikisini de tek bir tasarıma sahip olduğunuzda hayatı kolaylaştırır. Deneyimlerime göre USB2.0 90 Ohm +/-% 15'e ihtiyaç duyuyor ve Ethernet genellikle 100 Ohm civarında, orada kullanışlı bir çakışma penceresi var.

— Wossname

1

Ayrıca, Gerber'leri onlara gönderdiğinizde, pano üreticinizden empedans hesaplarını sizin için her zaman yapmasını isteyebilirsiniz. Bu istemek için standart bir şey ve onlar bunun için ücret olmaz (büyük olasılıkla). Aslında, istediğiniz empedansı karşılamak için iz genişliğini sizin için değiştirmelerini bile isteyebilirsiniz.

— Wossname

2

Uzunluk eşleşmesi hakkında: Bu düşündüğünüz kadar önemli değil. 100MBit Ethernet, 125 MBaud / s sembol hızı kullanır, her sembol 8 ns uzunluğundadır. Buna kıyasla, 10 mm'lik farklı bir yönlendirme uzunluğu, yalnızca 30 ps veya% 0,5'ten daha az bir eğim (bakır izlerindeki sinyallerin hızı kabaca ışık hızının yarısıdır) ekler. Bu, alıcıda bit hataları almak için marjı biraz azaltırken, etki ihmal edilebilir.

(Kabaca) doğru empedans sağlamaya odaklanmayı tercih ederim. Daha pahalı empedans kontrollü PCB'lere gitmeden, en iyi başparmak kuralı şöyledir: Her iki iz arasındaki mesafe, genişlikleri ile aynı olmalı ve bir sonraki zemin katmanına olan mesafe, iki izin genişliğinden biraz daha fazla olmalıdır. Örneğin 150um izler, 150um boşluk, 200-400um toprak katmanına (4 ila 8 katmanlı PCB'de tipik olarak olduğu gibi).

— asdfex
kaynak

Tamam, teşekkür ederim, bu cevap bana çok yardımcı oluyor !! Bu tahta sadece 2 kat (4 katın çok daha iyi olduğuna inanıyorum, ancak bu sadece kendim için bir test). Tüm diferansiyel izler (hatta usb olanlar) altında bir yer düzlemi kullanmayı planlamıyorum.

— Javier Loureiro

4

Yer düzlemini yüksek hızlı izlerin altında kullanmanızı şiddetle tavsiye ederim.

— Usta

@asdfex, En yüksek hızlı çizgiler ve bir sonraki yer düzlemi arasında 0,1 mm FR4 kullanıyorum. 50 Ohm (hatırladığım gibi) için iz genişliği 0,16 mm'dir. Bu iyi çalışıyor, empedans kontrolü birkaç kez sipariş ettim - genişliği değiştirmeye gerek yok. Diferansiyel 100 Ohm hattının genişliği 0.15 mm ve ayırma 0.15 mm'dir. 0.2-0.4 mm dielektrik kullanılması, 8 kat üzerinde bile çok kalın PCB'ye yol açar.

— Usta

1

@Master Diferansiyel 0.15 / 0.15 izleriniz ve 0.1mm dielektrik yaklaşık 80 Ohm empedans verir. 0.15 / 0.15 ve 0.2'm mükemmel 95 Ohm'a yakın, 0.1mm izler ve boşluklarla daha da iyi. PCB üreticim, toplam 1.6 mm yığın yüksekliğinde, katmanların her biri arasında varsayılan 8 katmanlı 180um ayırma yığınına sahiptir.

— asdfex

@asdfex, empedansı ölçtünüz mü veya empedans kontrolü üretim sürecini sipariş ettiniz mi? Gerçekten merak ediyorum. Tasarımınız ile tasarımım arasındaki fark, diyelim ki oldukça büyük. Tasarımım sadece hesaplamalara dayanmıyor, PCB üreticisindeki empedans kontrol işlemi ile birkaç kez doğrulandı. Empedans yüzde birkaç içinde 100 Ohm olduğu için genişliği değiştirmem gerektiğini söylediler.

— Usta

0

Tahtanızın göreceği uzunluk ve hızlarda, muhtemelen çok fazla fark yaratmayacaktır. Sadece 50MHz bant genişliği olan 100Mbit'te, uzunluk farkı dalga boyunun anlamlı bir kısmı haline gelene kadar uzunluk eşleştirme izleri genellikle bir sorun değildir (50MHz'de 6 metre, 9. harmonik bile hala yarım metrenin üzerindedir). Onun hakkında endişe etmem.

— Sam
kaynak