Як я можу покращити цю диференціальну пару Ethernet?

14

Це мій перший проект Ethernet на 100 Мбіт / с (я роблю це, щоб дізнатися більше про диференціальні сигнали).

Я зробив дві речі, які не знаю, добре чи погано в цьому конкретному випадку.

Перший - прокласти маршрут під сигнальним трансформатором. Це лише трохи на кордоні, але я не знайшов іншого способу прокласти його, не використовуючи віаси для заміни пари.

Що ти думаєш? Було б краще використовувати ВІА (і невідповідність імпедансу), або маршрут так близько до індуктора?

Крім того, я спробував диференціальні інструменти в KiCad , і я поєднав обидві пари на однакову довжину (інакше одна доріжка приблизно на 6 мм довша). Це хороша практика для Ethernet?

Це захоплення друкованої плати прямо зараз:

Це схема, яку я використовую. Він використовує схему посилання lan9512. Якщо чесно, я не уявляю опір моєму дизайну. Я не впевнений, чи потрібно використовувати 50 Ом або 100 Ом.

Я включаю розрахунок імпедансу для двосторонньої плати, висота FR4 1,6 мм та мідь 1,6 унції (35 мкм)

Як бачите, доріжка з 0,8 мм !! - занадто великий.

Це остаточна версія. Доріжка з 1,6 мм, зазор 0,16 мм (мінімум у мого дешевого постачальника друкованих плат).

Дякую всім за цей цінний майстер-клас. Я багато читатиму про диференціальні пари.

— Хав'єр Лурейро
джерело

1

Чи важлива полярність даних для підтримки в Ethernet?

— Енді ака

1

Як щодо реверсу відбувається з іншого боку трансформатора?

— Енді ака

1

гарне запитання, чи можу я поміняти RX- і RX + і CRX- / CRX + у своїй схемі?

— Хав'єр Лурейро

1

@michael: тому що мій план полягає у використанні 4 портів у наступній версії, і я не знайшов 4 портових маджаки за розумною ціною.

— Хав'єр Лурейро

1

Я б все-таки користувався MagJacks і просто поклав чотири з них.

— Майкл Карась

12

Якби я запропонував, як це зробити, я запропонував би щось подібне:

— Майкл Карась
джерело

1

Розумне редагування зображень отримує мій голос.

— Енді ака

5

Безумовно, погодьтеся, відповідність довжини - це лише половина бою з різними парами. Якщо у вас є однакові довжини слідів, але кожен веде кардинально інший маршрут по всій дошці, то цілком можливо, що одна з слідів буде піддаватися індуктивним / ємнісним (і т.д.) ефектам, що інший слід не є. Пропозиція @MichaelKaras є кращою, тому що будь-які індуктивні ефекти будуть відчуватися однаково обома слідами, і вони будуть скасовані тим, що діючі пари суттєво працюють.

— Wossname

Я бачу. трансформатор може впливати на обидва сліди, але ефект не викликає проблем мера. +1

— Хав'єр Лурейро

3

Щодо імпедансу: вам очевидно потрібно 100 Ом різниці, це те саме, що 50 проводів одного Ома. Вам потрібно скористатися деяким "калькулятором імпедансу" (наприклад: https://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance ). Діелектрична товщина йде від вашої конструкції друкованої плати. Товщина міді зазвичай 35 мкм, вона мало впливає на результати. Ширина та відрив слідів мають значення для проектів РФ.

— Майстер
джерело

Ще один хороший інструмент - це інструментарій PCB Saturn .

— rdtsc

Цікаво, що USB2.0 і Ethernet (принаймні 10/100, не впевнені в GBE) мають дуже схожі вимоги до характеристики імпедансу, що полегшує життя, коли ви маєте обоє на одній конструкції. На мій досвід, USB2.0 потребує 90 Ом +/- 15%, а Ethernet зазвичай становить близько 100 Ом, тут є зручне вікно перекриття.

— Wossname

1

Крім того, ви завжди можете попросити свого виробника плати зробити обчислення імпедансу, коли ви подаєте їм гербер. Це стандартна річ, яку потрібно просити, і вони не стягуватимуть з вас плату за неї (швидше за все). Насправді ви навіть можете попросити їх змінити для вас ширину сліду, щоб відповідати бажаному імпедансу.

— Wossname

2

Про відповідність довжини: це не так важливо, як можна було б подумати. 100MBit Ethernet використовує швидкість символу 125 МБауд / с, кожен символ - 8 нс. Порівняно з цим, 10 мм різної довжини маршрутизації вводять перекос (швидкість сигналів у мідних слідах приблизно вдвічі менша за швидкість світла) 30 фунтів / с, або менше 0,5%. Хоча це трохи зменшує маржу, щоб отримати бітові помилки на приймачі, вплив є незначним.

Я б скоріше зосередився на наданні (приблизно) правильного опору. Не вдаючись до більш дорогих друкованих плат, керованих імпедансом, найкращим правилом є: Відстань між обома слідами повинна бути такою ж, як їх ширина, а відстань до наступного основного шару має бути трохи більше ширини двох слідів. Наприклад, сліди 150um, проміжок 150um, 200-400um до шару ґрунту (як це характерно для платів із 4 до 8 шарів).

— asdfex
джерело

Добре, дякую, ця відповідь мені дуже допомагає !! Ця дошка має лише 2 шари (я вважаю, що 4 шари набагато краще, але це лише тест для мене). Я планую не використовувати земну площину під усіма диференціальними слідами (навіть usb).

— Хав'єр Лурейро

4

Настійно раджу використовувати площину заземлення нижче слідів швидкості.

— Майстер

@asdfex, я використовую 0,1 мм FR4 між верхніми швидкісними лініями та наступною площиною землі. Ширина сліду для 50 Ом (наскільки я пам’ятаю) становить 0,16 мм. Це добре працює, я кілька разів замовляв контроль імпедансу - не потрібно змінювати ширину. Диференціальна лінія 100 Ом має ширину 0,15 мм і поділ 0,15 мм. Використання діелектрика 0,2-0,4 мм призводить до занадто товстої друкованої плати навіть на 8 шарах.

— Майстер

1

@Master Ваш диференціал 0,15 / 0,15 слідів і 0,1 мм діелектрик дає опір близько 80 Ом. Мої 0,15 / 0,15 і 0,2 дають близькі до ідеальних 95 Ом, ще краще, із 0,1-мм слідами та прогалинами. Мій виробник друкованої плати має за замовчуванням 8-шаровий стек з роздільною здатністю 180 футів між кожним шаром на загальній висоті штабеля 1,6 мм.

— asdfex

@asdfex, ви вимірювали імпеданс чи замовляли процес виготовлення контролю імпедансу? Мені справді цікаво. Різниця між вашим дизайном та моїм дизайном, скажімо, досить велика. Моя конструкція базується не тільки на розрахунках, вона кілька разів перевірена процесом контролю імпедансу у виробника друкованої плати. Вони сказали мені, що не потрібно змінювати ширину, оскільки імпеданс становить 100 Ом в межах кількох відсотків.

— Майстер

0

На довжину та швидкість, яку побачить ваша дошка, це, ймовірно, не матиме великого значення. На 100 Мбіт, що становить лише 50 МГц смуги пропускання, сліди відповідності довжини зазвичай не є проблемою, поки різниця в довжині не стане значущою часткою довжини хвилі (яка на 50 МГц становить 6 метрів, навіть 9-а гармоніка все ще перевищує півметра). Я б не переймався цим.

— Сем
джерело