Jak mogę poprawić tę różnicową parę Ethernet?

14

To mój pierwszy projekt Ethernet 100 Mbit / s (robię to, aby dowiedzieć się więcej o sygnałach różnicowych).

Zrobiłem dwie rzeczy, których nie wiem, czy są dobre czy złe w tym konkretnym przypadku.

Jednym z nich jest przejście pod transformatorem sygnałowym. Jest tylko nieznacznie na granicy, ale nie znalazłem innego sposobu, aby go trasować, bez użycia przelotek do zamiany pary.

Co myślisz? Lepiej byłoby użyć przelotek (i niedopasowania impedancji) lub trasy tak blisko cewki indukcyjnej?

Wypróbowałem też narzędzia różnicowe w KiCad i dopasowałem obie pary do tej samej długości (w przeciwnym razie jedna ścieżka jest około 6 mm dłuższa). Czy to dobra praktyka dla Ethernetu?

To jest teraz przechwytywanie PCB:

To jest schemat, którego używam. Wykorzystuje schemat referencyjny lan9512. Szczerze mówiąc, nie mam pojęcia o impedancji mojego projektu. Nie jestem pewien, czy muszę użyć 50 omów czy 100 omów.

Uwzględniam obliczenia impedancji dla dwustronnej płytki drukowanej, FR4 1,6 mm wysokości i 1,6 uncji miedzi (35 µm)

Jak widać, szerokość toru wynosi 0,8 mm !! - zdecydowanie za duży.

To jest wersja ostateczna. Ścieżka z odstępem 1,6 mm, odstęp 0,16 mm (minimum u mojego taniego dostawcy PCB).

Dziękuję wszystkim za tę cenną klasę mistrzowską. Przeczytam dużo o parach różnicowych.

— Javier Loureiro
źródło

1

Czy polaryzacja danych jest ważna do utrzymania w sieci Ethernet?

— Andy aka

1

A może odwrócenie nastąpi po drugiej stronie transformatora?

— Andy aka

1

dobre pytanie, czy mogę zamienić RX- i RX + i CRX- / CRX + na moim schemacie?

— Javier Loureiro

1

@ Michael: ponieważ moim planem jest użycie 4 portów w następnej wersji, a ja nie znalazłem 4 portowych magjacków w rozsądnej cenie.

— Javier Loureiro

1

Nadal używałbym MagJacków i po prostu umieściłem cztery z nich obok siebie.

— Michael Karas

12

Gdybym miał zasugerować, jak to zrobić, zaproponowałbym coś takiego:

— Michael Karas
źródło

1

Sprytna edycja zdjęć zyskuje mój głos.

— Andy aka

5

Zdecydowanie się zgadzam, dopasowanie długości to tylko połowa sukcesu z parami różnic. Jeśli masz ślady o tej samej długości, ale każda z nich przebiega radykalnie inną trasą na całej planszy, to całkiem możliwe, że jeden ze śladów będzie podlegał efektom indukcyjnym / pojemnościowym (itp.), Którego nie ma drugi ślad. Sugestia @MichaelaKarasa jest lepsza, ponieważ wszelkie efekty indukcyjne będą odczuwane jednakowo przez oba ślady i zostaną anulowane przez sposób, w jaki pary różnicowe działają wewnętrznie.

— Wossname

Widzę. transformator może wpływać na oba ślady, ale efekt nie spowoduje problemów burmistrza. +1

— Javier Loureiro

3

O impedancji: wyraźnie potrzebujesz 100 Ohm różnicy, to jest to samo, co 50 Ohm pojedynczego drutu. Musisz użyć „kalkulatora impedancji” (na przykład: https://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance ). Grubość dielektryczna wynika z projektu płytki drukowanej. Grubość miedzi wynosi zwykle 35 μm, ma to niewielki wpływ na wyniki. Szerokość śledzenia i separacja śladu mają znaczenie dla projektów RF.

— Mistrz
źródło

Innym dobrym narzędziem jest zestaw narzędzi PCB Saturn .

— rdtsc

Co ciekawe, USB2.0 i Ethernet (przynajmniej 10/100, nie jestem pewien co do GBE) mają bardzo podobne charakterystyczne wymagania dotyczące impedancji, co ułatwia życie, gdy oba mają jedną konstrukcję. Z mojego doświadczenia wynika, że USB 2.0 potrzebuje 90 omów +/- 15%, a Ethernet zwykle wynosi około 100 omów, tam jest wygodne okno nakładania się.

— Wossname

1

Ponadto zawsze możesz poprosić producenta płytki, aby wykonał dla ciebie cewki impedancji po przesłaniu im Gerbera. Jest to standardowa rzecz, o którą należy prosić i nie będą cię za nią obciążać (najprawdopodobniej). W rzeczywistości możesz nawet poprosić ich o zmianę szerokości śladu, aby uzyskać pożądaną impedancję.

— Wossname

2

O dopasowaniu długości: nie jest to tak ważne, jak mogłoby się wydawać. Ethernet 100 MBit wykorzystuje szybkość transmisji symboli 125 MBaud / s, każdy symbol ma długość 8 ns. W porównaniu z tym, 10 mm inna długość trasowania wprowadza pochylenie (prędkość sygnałów w śladach miedzi jest mniej więcej połową prędkości światła) tylko 30 ps, lub mniej niż 0,5%. Chociaż nieznacznie zmniejsza to margines, aby uzyskać błędy bitów w odbiorniku, wpływ jest znikomy.

Wolę skupić się na zapewnieniu (z grubsza) właściwej impedancji. Bez wybierania droższych obwodów drukowanych o kontrolowanej impedancji, najlepszą zasadą jest: odległość między dwoma śladami powinna być taka sama jak ich szerokość, a odległość do następnej warstwy gruntu powinna być nieco większa niż szerokość dwóch ścieżek. Np. 150um śladów, 150um szczeliny, 200-400um do warstwy gruntu (jak to typowo na 4 do 8 warstwowej płytce drukowanej).

— asdfex
źródło

Ok, dziękuję, ta odpowiedź bardzo mi pomaga !! Ta plansza ma tylko 2 warstwy (uważam, że 4 warstwy są o wiele lepsze, ale to tylko test dla mnie). Planuję nie używać płaszczyzny uziemienia pod wszystkimi śladami różnicowymi (nawet usb).

— Javier Loureiro

4

Radzę używać płaszczyzny podłoża poniżej śladów wysokiej prędkości.

— Mistrzyni

@asdfex, używam 0,1 mm FR4 między górnymi liniami dużych prędkości a następną płaszczyzną uziemienia. Szerokość śladu dla 50 omów (jak pamiętam) wynosi 0,16 mm. Działa to dobrze, kilkakrotnie zamówiłem kontrolę impedancji - nie trzeba zmieniać szerokości. Różnicowa linia 100 omów ma szerokość 0,15 mm i odstęp 0,15 mm. Zastosowanie dielektryka 0,2-0,4 mm prowadzi do zbyt grubej płytki drukowanej, nawet na 8 warstwach.

— Mistrzyni

1

@Master Różnicowe ślady 0,15 / 0,15 i dielektryk 0,1 mm dają impedancję około 80 omów. Moje 0,15 / 0,15 i 0,2 dają prawie idealne 95 Ohm, jeszcze lepiej z 0,1 mm śladami i przerwami. Mój producent płytek drukowanych ma domyślny 8-warstwowy stos o 180um separacji między każdą warstwą, przy całkowitej wysokości stosu wynoszącej 1,6 mm.

— asdfex

@asdfex, czy zmierzyłeś impedancję, czy zamówiłeś proces produkcji kontroli impedancji? Naprawdę się zastanawiam. Różnica między twoim projektem a moim projektem jest, powiedzmy, dość duża. Mój projekt opiera się nie tylko na obliczeniach, jest kilkakrotnie weryfikowany przez proces kontroli impedancji u producenta PCB. Powiedzieli mi, że nie trzeba zmieniać szerokości, ponieważ impedancja wynosi 100 omów w ciągu kilku procent.

— Mistrz

0

Przy długościach i prędkościach, które zobaczy Twoja tablica, prawdopodobnie nie zrobi to dużej różnicy. Przy 100 Mb, czyli tylko 50 MHz szerokości pasma, ślady dopasowania długości zwykle nie stanowią problemu, dopóki różnica długości nie stanie się znaczącym ułamkiem długości fali (która przy 50 MHz wynosi 6 metrów, nawet 9-ta harmoniczna wciąż przekracza pół metra). Nie martwiłbym się tym.

— Sam
źródło