1. Zahtjevi za ožičenje mrežnog signala
Isto kao i UTP CAT5e mrežni kabel koji se obično koristi u mrežnoj komunikaciji, ima impedanciju od 100 ohma na frekvenciji od 1Mhz-100Mhz. Stoga, kako bi se dobile bolje karakteristike prijenosa signala, svaki par diferencijalnih signalnih linija na PCB-u treba biti projektiran/proizveden s impedancijom od 100 ohma. . Na primjer, u ESMARC EVB V5.0, širina linije svakog para mrežnih diferencijalnih signalnih linija je 7 mil, a razmak između redova je 8 mil. U dokumentaciji/pošti za obradu i proizvodnju PCB-a predlažu se zahtjevi za impedancijom: (širina linije-razmak-line širina) 7mil-8mil-7mil, impedancija 100 ohma. U normalnim okolnostima, proizvođač PCB-a će ponovno prilagoditi bakreni lim prema vašim zahtjevima tako da impedancija signalne linije bude unutar +/-10 potrebne vrijednosti kako bi se zadovoljili zahtjevi.
Kako bi se osiguralo da je razlika faza signala na visokofrekventnoj diferencijalnoj signalnoj liniji dovoljno mala, potrebno je osigurati da duljina svakog para diferencijalnih signalnih linija bude što je moguće ista, ili kontrolirati maksimalnu duljinu razlike linije . Za mrežne komunikacijske signalne linije, maksimalnu razliku duljine signalnih vodova treba kontrolirati unutar +/-25 mil. Za mrežu od 10Mbps/100Mbps, njezine TX i RX komunikacijske linije su relativno neovisne, tako da se duljina njegovih TX i RX diferencijalnih linija može kontrolirati zasebno. Za mrežu od 1000 Mbps, njena 4 para diferencijalnih signala trebaju istovremeno prenositi podatke. Stoga, za ožičenje mrežnog sučelja od 1000 Mbps, nije potrebno samo kontrolirati razliku duljine linije svakog para diferencijalnih vodova, već i kontrolirati razliku između 4 para diferencijalnih vodova. 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 pločice. 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 evaluacijsku ploču kao primjer za ilustraciju.
(Slika 1) (Slika 2)
Slika 1 je usmjeravanje PCB-a mrežnog sučelja CN8-1 1000Mbps, a slika 2 je usmjeravanje PCB-a mrežnog sučelja CN8-2 10Mbps/1000Mbps. Na slici se jasno može vidjeti da je svaki par diferencijalnih signalnih vodova ožičen u strogom skladu sa zahtjevima za diferencijalno ožičenje.
(slika 3)
Slika 3 je vrijednost parametra duljine traga mrežnog sučelja od 1000 Mbps (CN8-1). Ovaj parametar se može pronaći 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 tvore 4 para diferencijalnih signalnih linija za mrežno sučelje od 1000 Mbps.
U dizajnu PCB-a, skakači otpornici su dizajnirani između 1000M_D2, 1000M_D3 diferencijalnih signalnih linija i signalnih pinova matične ploče. Između njih je duljina signalne linije od oko 400 mil, tako da je razlika u duljini 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 duljine traga mrežnog sučelja 10Mbps/100Mbps (CN8-2). Iz parametara se može vidjeti da su za mrežno sučelje od 100 Mbps dva para duljina diferencijalnih signalnih linija, TX i RX, neovisni i kontroliraju duljine linija.
(slika 5)
Na slici 5 je prikazan par diferencijalnih signalnih linija 100M_NET2_RX. Razlika u duljini između njegove dvije signalne linije (100M_TPRX2+, 100M_TPRX2-) je oko 20 mils, što zadovoljava zahtjeve dizajna diferencijalnog usmjeravanja za mrežnu komunikaciju.
Osim usmjeravanja u skladu s diferencijalnim zahtjevima i kontrole duljine PCB-voda, također je potrebno napomenuti da nakon što se signalni vod isprazni iz priključka, dva signalna voda treba tretirati jednakom duljinom što je prije moguće. Kao što je prikazano niže:
Na slici 6. izlaz diferencijalne signalne linije je simetričan, tako da nakon izlaza možete izravno pratiti diferencijalno usmjeravanje. Na slici 7, budući da je diferencijalni signalni vod asimetričan, nakon povlačenja linije, signalnu liniju treba izjednačiti što je prije moguće, a zatim usmjeriti normalni diferencijalni signalni vod.
2. ESD zaštita mrežnih portova
Zbog specifičnosti mrežnih aplikacija, mrežni portovi se lako ometaju vanjskim signalima, tako da mrežni signal sustava 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 mrežno sučelje HR871181A, 1000Mbps mrežno sučelje HR851178C, postoje interni mrežni izolacijski transformator 1:1 i induktivni svitak zajedničkog moda (kao što je prikazano na slici 8), koji mogu učinkovito spriječiti signale smetnji zajedničkog moda na komunikacijskoj liniji i na u isto vrijeme Spriječite da DC signal smetnji ošteti mrežni pogon sustava.
Osim toga, kako biste dodatno poboljšali ESD karakteristike mrežnog priključka, 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 priključka. . Kao što je prikazano niže:
Kao što je prikazano na slici 9, namjenski ESD zaštitni uređaj za mrežni priključak nalazi se na PCB ploči, blizu RJ45 mrežnog priključka. Slika 10 prikazuje ESD zaštitni uređaj dizajniran za mrežne priključke u ESMARC EVB krugu.
Konačno, za mrežnu utičnicu RJ45 s metalnom školjkom, preporuča se spojiti metalnu školjku na pouzdanu i sigurnu točku uzemljenja na mjestu ugradnje uređaja. Ako se ne može jamčiti pouzdanost sigurnosnog uzemljenja na licu mjesta, preporuča se spojiti metalnu školjku RJ45 na uzemljenje ploče preko visokonaponskog kondenzatora (kao što je 102M/1KV), kao u tretmanu tvrtke ESMARC EVB.
