1. Požadavky na kabeláž síťového signálu
Stejně jako síťový kabel UTP CAT5e běžně používaný v síťové komunikaci má impedanci 100 ohmů při frekvenci 1Mhz-100Mhz. Proto, aby bylo dosaženo lepších charakteristik přenosu signálu, musí být každý pár diferenciálních signálových vedení na desce plošných spojů navržen/vyroben s impedancí 100 ohmů. . Například v ESMARC EVB V5.0 je šířka vedení každého páru síťových diferenciálních signálových vedení 7 mil a vzdálenost mezi řádky je 8 mil. Ve zpracování a výrobní dokumentaci/poště DPS jsou navrženy požadavky na impedanci: (šířka čáry-rozteč čar-šířka čáry) 7mil-8mil-7mil, impedance 100 ohmů. Za normálních okolností výrobce desky plošných spojů znovu upraví měděný plech podle vašich požadavků tak, aby impedance signálního vedení byla v rozmezí +/-10 požadované hodnoty pro splnění požadavků.
Aby bylo zajištěno, že fázový rozdíl signálu na vysokofrekvenčním diferenciálním signálovém vedení je dostatečně malý, je nutné zajistit, aby délka každého páru diferenciálního signálového vedení byla pokud možno stejná, nebo řídit maximální délku rozdílu vedení. . U signálových vedení síťové komunikace by měl být maximální rozdíl délek signálních vedení řízen v rozmezí +/-25 mil. U sítě 10Mbps/100Mbps jsou její komunikační linky TX a RX relativně nezávislé, takže délku jejich diferenciálních linek TX a RX lze ovládat samostatně. Pro 1000Mbps síť potřebují její 4 páry diferenciálních signálů přenášet data současně. Pro zapojení 1000Mbps síťového rozhraní je tedy nutné nejen řídit rozdíl délek vedení každého páru rozdílových vedení, ale také řídit rozdíl mezi 4 páry rozdílových vedení. Rozdíl v délce čáry. Rozteč vedení každého páru diferenciálních signálových vedení musí být větší/rovnající se šířce vedení každého signálového vedení, aby byly splněny požadavky desky plošných spojů na EMI. Například v ESMARC EVB V5.0 je šířka vedení síťového signálu 7 mil a rozteč diferenciálního vedení je 8 mil.
Níže si jako příklad pro ilustraci vezměte hodnotící desku ESMARC EVB V5.0.
(Obrázek 1) (Obrázek 2)
Obrázek 1 je směrování PCB síťového rozhraní CN8-1 1000 Mbps a obrázek 2 je směrování PCB síťového rozhraní CN8-2 10 Mbps/1000 Mbps. Z obrázku je jasně vidět, že každý pár diferenciálních signálových vedení je zapojen v přísném souladu s požadavky na diferenciální zapojení.
(obrázek 3)
Obrázek 3 je hodnota parametru délky trasování síťového rozhraní 1000 Mb/s (CN8-1). Tento parametr lze nalézt v nástroji EDA. Na výše uvedeném obrázku je NET1_TX 1000M_D0, NET1_RX je 1000M_D1, plus 1000M_D2 a 1000M_D3 přes odpor propojky signálu, které dohromady tvoří 4 páry diferenčních signálových linek pro síťové rozhraní 1000Mbps.
V návrhu plošného spoje jsou propojky navrženy mezi diferenciálními signálovými vedeními 1000M_D2, 1000M_D3 a signálovými kolíky základní desky. Mezi nimi je délka signálového vedení asi 400 mil, takže rozdíl v délce čtyř párů diferenciálních signálových vedení je relativně malý. V zásadě může splnit požadavky na komunikaci v prostředí 1000 Mbps.
(Obrázek 4)
Obrázek 4 je hodnota parametru délky trasování 10Mbps/100Mbps síťového rozhraní (CN8-2). Z parametrů je patrné, že pro síťové rozhraní 100 Mbps jsou dva páry délek vedení diferenciálního signálu, TX a RX, nezávislé a řídí délky vedení.
(Obrázek 5)
Na obrázku 5 je znázorněna dvojice diferenciálních signálových vedení 100M_NET2_RX. Rozdíl v délce mezi dvěma signálovými linkami (100M_TPRX2+, 100M_TPRX2-) je asi 20 mil, což splňuje požadavky na návrh diferenciálního směrování pro síťovou komunikaci.
Kromě směrování v souladu s diferenciálními požadavky a řízení délky vedení PCB je také nutné poznamenat, že po vybití signálového vedení z portu by měly být obě signálové linky co nejdříve ošetřeny stejnou délkou. Jak je ukázáno níže:
Na obrázku 6 je vývod vedení diferenciálního signálu symetrický, takže po vývodu můžete přímo sledovat diferenční vedení. Na obrázku 7, protože vedení diferenciálního signálu je asymetrické, po nakreslení vedení by mělo být signální vedení co nejdříve vyrovnáno a poté by mělo být vedeno normální vedení diferenciálního signálu.
2. ESD ochrana síťových portů
Vzhledem ke specifičnosti síťových aplikací jsou síťové porty snadno rušeny vnějšími signály, takže síťový signál systému musí před připojením k zásuvce RJ45 projít síťovým transformátorem 1:1, jako je integrace používaná společností Intron. Síťové rozhraní 10Mbps/100Mbps HR871181A, síťové rozhraní 1000Mbps HR851178C, je zde interní síťový izolační transformátor 1:1 a indukční cívka se společným režimem (jak je znázorněno na obrázku 8), které mohou účinně zabránit rušivým signálům společného režimu na komunikační lince a na Zabraňte stejnosměrnému rušivému signálu před poškozením systémové síťové jednotky.
Kromě toho, abyste dále zlepšili ESD charakteristiky síťového portu, můžete navrhnout vyhrazené ESD ochranné zařízení a v návrhu PCB by ESD ochranné zařízení mělo být co nejblíže pin padu síťového portu RJ45. . Jak je ukázáno níže:
Jak je znázorněno na obrázku 9, vyhrazené ESD ochranné zařízení pro síťový port je na desce plošných spojů v blízkosti vedení síťového portu RJ45. Obrázek 10 ukazuje ESD ochranné zařízení navržené pro síťové porty v obvodu ESMARC EVB.
Nakonec u síťové zásuvky RJ45 s kovovým pláštěm se doporučuje připojit kovový plášť ke spolehlivému a bezpečnému uzemňovacímu bodu v místě instalace zařízení. Pokud nelze zaručit spolehlivost bezpečnostního uzemnění na místě, doporučuje se propojit kovový plášť RJ45 se zemní plochou desky přes vysokonapěťový kondenzátor (např. 102M/1KV), jako při ošetření společnosti ESMARC EVB.
