1. Изисквания за окабеляване на мрежов сигнал
Също като мрежовия кабел UTP CAT5e, който обикновено се използва в мрежовата комуникация, той има импеданс от 100 ома при честота от 1Mhz-100Mhz. Следователно, за да се получат по-добри характеристики на предаване на сигнала, всяка двойка диференциални сигнални линии на печатната платка трябва да бъде проектирана/произведена с импеданс от 100 ома. . Например, в ESMARC EVB V5.0 ширината на линията на всяка двойка мрежови диференциални сигнални линии е 7 mil, а разстоянието между редовете е 8 mil. В документацията/пощата за обработка и производство на печатни платки се предлагат изискванията за импеданс: (ширина на линията-разстояние между линията-ширина на линията) 7mil-8mil-7mil, импеданс 100 ома. При нормални обстоятелства производителят на печатни платки ще настрои отново медния лист според вашите изисквания, така че импедансът на сигналната линия да е в рамките на +/-10 от необходимата стойност, за да отговори на изискванията.
За да се гарантира, че фазовата разлика на сигнала на високочестотната диференциална сигнална линия е достатъчно малка, е необходимо да се гарантира, че дължината на всяка двойка диференциални сигнални линии е колкото е възможно, или да се контролира максималната дължина на разликата в линията . За мрежови комуникационни сигнални линии, максималната разлика в дължината на сигналните линии трябва да се контролира в рамките на +/-25 mil. За мрежа 10Mbps/100Mbps, нейните TX и RX комуникационни линии са относително независими, така че дължината на нейните диференциални линии TX и RX може да се контролира отделно. За мрежа от 1000Mbps нейните 4 двойки диференциални сигнали трябва да предават данни едновременно. Следователно, за окабеляването на 1000Mbps мрежов интерфейс, е необходимо не само да се контролира разликата в дължината на линията на всяка двойка диференциални линии, но също така да се контролира разликата между 4-те двойки диференциални линии. Разликата в дължината на линията. Разстоянието между линиите на всяка двойка диференциални сигнални линии трябва да бъде по-голямо от/равно на ширината на линията на всяка сигнална линия, за да отговаря на изискванията за EMI на платката. Например, в ESMARC EVB V5.0, ширината на линията на линията на мрежовия сигнал е 7 mil, а разстоянието между линиите на диференциалната линия е 8 mil.
По-долу вземете платката за оценка на ESMARC EVB V5.0 като пример за илюстрация.
(Фигура 1) (Фигура 2)
Фигура 1 е маршрутизирането на печатни платки на мрежовия интерфейс CN8-1 1000Mbps, а фигура 2 е маршрутизирането на печатни платки на мрежовия интерфейс CN8-2 10Mbps/1000Mbps. От фигурата може ясно да се види, че всяка двойка диференциални сигнални линии е свързана в строго съответствие с изискванията за диференциално окабеляване.
(Фигура 3)
Фигура 3 е стойността на параметъра на дължината на трасето на 1000Mbps мрежов интерфейс (CN8-1). Този параметър може да бъде намерен в инструмента EDA. На горната фигура NET1_TX е 1000M_D0, NET1_RX е 1000M_D1, плюс 1000M_D2 и 1000M_D3 през съпротивлението на сигналния джъмпер, които заедно образуват 4 двойки диференциални сигнални линии за 1000Mbps мрежов интерфейс.
В дизайна на печатната платка, джъмперните резистори са проектирани между диференциалните сигнални линии 1000M_D2, 1000M_D3 и сигналните щифтове на дънната платка. Между тях има дължина на сигналната линия от около 400 mil, така че разликата в дължината на четирите двойки диференциални сигнални линии е сравнително малка. По принцип може да отговори на изискванията за комуникация при 1000Mbps среда.
(Фигура 4)
Фигура 4 е стойността на параметъра за дължина на трасето за 10Mbps/100Mbps мрежов интерфейс (CN8-2). От параметрите може да се види, че за 100Mbps мрежов интерфейс двете двойки диференциални дължини на сигнални линии, TX и RX, са независими и съответно контролират дължините на линиите.
(Фигура 5)
На фигура 5 е показана двойката диференциални сигнални линии 100M_NET2_RX. Разликата в дължината между двете сигнални линии (100M_TPRX2+, 100M_TPRX2-) е около 20 mils, което отговаря на проектните изисквания за диференциално маршрутизиране за мрежова комуникация.
В допълнение към маршрутизирането в съответствие с диференциалните изисквания и контрола на дължината на линията на печатната платка, също така е необходимо да се отбележи, че след извеждането на сигналната линия от порта, двете сигнални линии трябва да бъдат третирани с еднаква дължина възможно най-скоро. Както е показано по-долу:
На фигура 6 изходът на диференциалната сигнална линия е симетричен, така че след изхода можете директно да следвате диференциалното маршрутизиране. На фигура 7, тъй като линията на диференциалния сигнал е асиметрична, след като линията е начертана, сигналната линия трябва да бъде изравнена възможно най-рано и след това нормалната диференциална сигнална линия трябва да бъде маршрутизирана.
2. ESD защита на мрежовите портове
Поради особеностите на мрежовите приложения, мрежовите портове лесно се смущават от външни сигнали, така че мрежовият сигнал на системата трябва да премине през мрежов трансформатор 1:1, преди да може да бъде свързан към RJ45 гнездото, като например интеграцията, използвана от Intron 10Mbps/100Mbps мрежов интерфейс HR871181A, 1000Mbps мрежов интерфейс HR851178C, има вътрешен мрежов изолационен трансформатор 1:1 и индуктивна намотка с общ режим (както е показано на фигура 8), които могат ефективно да предотвратят сигнали за общ режим на смущения по комуникационната линия и на същото време Предотвратете DC сигнала за смущения от повреда на системното мрежово устройство.
Освен това, за да подобрите допълнително ESD характеристиките на мрежовия порт, можете да проектирате специално устройство за защита от ESD, а в дизайна на печатната платка устройството за ESD защита трябва да е възможно най-близо до щифта на мрежовия порт RJ45 . Както е показано по-долу:
Както е показано на фигура 9, специалното устройство за ESD защита за мрежовия порт е на платката на печатната платка, близо до проводника на мрежовия порт RJ45. Фигура 10 показва устройството за ESD защита, проектирано за мрежови портове във веригата ESMARC EVB.
И накрая, за мрежовото гнездо RJ45 с метална обвивка, се препоръчва да свържете металната обвивка към надеждна и безопасна точка за заземяване на мястото на монтаж на устройството. Ако надеждността на безопасното заземяване на място не може да бъде гарантирана, се препоръчва да свържете металната обвивка на RJ45 към заземяващата плоскост на платката чрез високоволтов кондензатор (като 102M/1KV), както при лечението на ESMARC EVB.
