Odpowiedź:

Nie, nie ma nic poważnego z układem, okazuje się, że transformator ethernetowy był niespecyfikowany o 0,2dB przy stratach wtrąceniowych, po sparowaniu z używanym przez nas układem PHY.

Pytanie

Czy jest coś zauważalnie nie tak z routingiem PCB gigabitowego Ethernetu?

Gigabit Ethernet ma wiele ograniczeń projektowych, ze względu na układ komponentów na płytce drukowanej czasami nie można przestrzegać wszystkich zasad projektowania. Ten projekt jest wymagany do osiągania prędkości gigabitowych i zasilania POE.

Musi także przejść testy FCC EMC / EMI i ESD .

Przeczytałem prawie wszystkie dostępne notatki aplikacji (TI, Intel..etc). Zgodnie z moją najlepszą wiedzą podążałem za nimi najlepiej, jak potrafiłem. Ślady są kierowane jako pary różnic i z najlepszym możliwym odstępem, aby zapobiec rozmowom krzyżowym. Minimalne użycie przelotek / odcinków 2 na segment. Są możliwie symetryczne, a każda para magnetyczna jest dopasowana do 1,25 mm, a do magnesów wstępnych do 2 mm. Ślady są kierowane na dolnej warstwie, aby uniknąć przekroczenia wielu płaszczyzn mocy jako odniesienia.

Jednak ten projekt przedstawia pewne wyzwania, których jestem zbyt niedoświadczony, aby ocenić. Tj. Kiedy zdecydujesz się naruszyć zasady projektowania i do jakiego stopnia możesz tego uniknąć.

konkretnie

1. RJ45 i Magnetics muszą być ustawione tak, jak są. Ślady od RJ45 do Magnetics są dopasowane długości z dokładnością do 2 mm i wszystkie są ułożone jako pary różnicowe. Jest to jednak trochę mętne - czy spowoduje to problem z wydajnością GBE?
2. Z powodu ograniczeń magnesy mają pod sobą dwa środkowe ślady zaczepu (dla POE) - czy stałoby się to problemem EMI? (Uwagi do aplikacji sugerują unikanie obszaru poniżej magnetyczności)
3. Po magnesach należy uważać na dwie cechy - oscylator kwarcowy i transformator (w wycięciu), które mogą powodować szum w sygnale. Jak można tego uniknąć?
4. Czy VIA / Stuby po stronie phy są ułożone w dopuszczalny sposób?

Czy brakuje mi oczywistych braków tego układu?

Rzeczy, które przychodzą na myśl:

• zazwyczaj modelujesz ślad PCB jako linię transmisyjną, która ma dokładnie takie same cechy na górze, jak i na dolnej warstwie. W związku z tym nie ma większego znaczenia, jeśli na długości śladu umieścisz via; więc zamiast mieć te „wyglądające jak piersi” przelotki obok siebie, po prostu przesunęłbym je na tyle, aby pozostały na środku twojego śladu
• R51, C5 może równie dobrze znajdować się na górnej warstwie
• Nie znam częstotliwości twojego Xtala ani CPU, ale są szanse, że 125 Mbaud Gigabit Ethernet nie będzie pod wielkim wrażeniem :) Jeśli jednak denerwujesz się sprzężeniem, możesz rozważyć klasyczną gwiazdę jak wielopłaszczyznowa architektura. Nie wydaje mi się, żeby było to konieczne tutaj - PHY sieci Gigabit Ethernet nie są w tym roku całkowicie nowatorskie, więc nawet przy pewnych zakłóceniach powinny działać.
• patrząc tylko na część układu, którą widzę, powiedziałbym, że łatwiej byłoby wyznaczyć trasę, gdybyś obrócił PHY o 90 ° - ale to może załamać się w momencie, gdy złożoność po „stronie procesora” phy przyjdzie do gry.
• Myślę, że twój układ magnetyczny RJ45 jest OK; Prawdopodobnie byłem leniwy i właśnie poprowadziłem dwie pary różnic, które znajdują się w prawej połowie transformatora „w dół” od styków złącza, a w lewej połowie „w górę”; ale nie uratowałoby cię to od jednej pary, która przecina drugą, jeśli masz dostęp do padów magnesu tylko z jednej strony (chyba że zmieścisz dwa ślady między sąsiadującymi pinami RJ45 ...). Topologia nie zawsze jest twoim przyjacielem: /

Uwaga: 1GE ma prędkość transmisji 125 MBaud, tzn. Nawet biorąc pod uwagę dwa pierwsze sygnały boczne, naprawdę nie powinieneś się martwić częstotliwościami powyżej 375 MHz. Przy FR4 (ze specyficznym epsilonem) i wielu lenistwie zbliżających się wzorów, długość fali tej częstotliwości jest w przybliżeniu$\frac15 \frac{c_0}{375\text{ MHz}}= \frac 15 \frac {3\cdot 10^8 \frac{\text m}{\text s}}{3.75 \cdot 10^8\frac1{\text s}}\approx \frac4{15}\approx 0.27\text{ m}=270\text{ mm}$, więc różnica długości śladu 2 mm to błąd fazy 2,7 ​​° ... Myślę, że wszystko będzie dobrze, nawet przy odrobinie nieeleganckiego routingu.

Opowiadam się za routingiem jednowarstwowym dla wszelkich sygnałów o dużej prędkości.

Ścieżki GigE są odniesione do ziemi po stronie magnetycznej, ale odnoszą się do warstwy mocy po stronie PHY. Aby uniknąć używania kondensatorów zszywających, możesz przenieść moc na magnesach (podłączonych wyraźnie do niektórych rozdzielaczy) na warstwę 4 i po prostu poprowadzić GigE wszystko na warstwie 1; bez przelotek nie będzie nieciągłości, ale warstwa odniesienia będzie musiała być stała przez całą drogę od magnetyczności do PHY, co może wymagać trochę pracy.

To powiedziawszy, istnieje jeszcze jedna zaleta routingu jednowarstwowego: impedancja dwóch różnych warstw na płycie kontrolowanej impedancją nigdy nie będzie równa 100% . Oznacza to, że nawet przy czapkach zszywających pojawią się odbicia (niezbyt duże, ale będą istnieć) przy zmianie warstwy. Na typowej płytce drukowanej impedancja 2 różnych warstw będzie różna o około 10%, przy współczynniku odbicia nieco ponad 9%, przy założeniu idealnej ścieżki powrotnej.

Alternatywnie możesz utworzyć obszar na warstwie 2, na którym znajdują się przelotki i ścieżki ethernetowe na warstwie pierwszej, ale nadal potrzebujesz przelotek, aby warstwa referencyjna zmieniła się z warstwy 3 na warstwę 2.

Wziąłem twoje zdjęcie, aby pokazać, dokąd pójdą:

To nie zmieni faktu, że będziesz mieć pewną nieciągłość, ale ograniczy to do minimum. Przelotki zapewniają krótką ścieżkę między warstwami odniesienia; jeśli ich nie ma, ścieżka powrotna będzie musiała znaleźć najbliższy punkt, w którym spotyka się prąd powrotny - im dalej jest to (do pewnego limitu), tym większa nieciągłość.

Ogólnie rzecz biorąc, staram się nie poddawać niczego magnetyce, ale ponieważ twoje ślady są najwyraźniej osłonięte przez warstwę gruntu, nie widzę w tym poważnego problemu.