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【分享评测,赢取加热台】PCB布局技巧之RJ45网口

高工
2024-03-31 22:02:20   被打赏 30 分(兑奖)     打赏

RJ45网口定义:

        RJ45 是布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器的一种,连接器由插头(接头、水晶头)和插座(模块)组成,插头有8 个凹槽和8 个触点。RJ 是Registered Jack 的缩写,意思是“注册的插座”。在FCC(美国联邦通信委员会标准和规章)中RJ 是描述公用电信网络的接口,计算机网络的RJ45 是标准8 位模块化接口的俗称。

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        目前以太网按照速率主要包括10M、10/100M、1000M 三种接口,10M 应用已经很少,目前常见的是10/100M、1000M 二种,10/100M 只有二对差分信号1000M 有四对差分信号。

        下图是1000MH 网口接线图:

2.png

常用管脚定义:

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RJ45布局要求

        1)RJ45 和变压器之间的距离应尽可能的缩短;

        2)复位电路信号应当尽可能的靠近以太网转换芯片,并且如果可能的话应当远离TX+/-、RX+/-和时钟信号;

        3)以太网转换芯片和变压器之间的距离也应该尽可能的短,以太网转换芯片和变压器之间的距离一般不要超过5inch(1 inch=1000 mil);

        4)每个电源管脚放置一个容值为0.1uf 或者0.01uf 的小电容,芯片周边每个电压应该最少有一个以上的大于4.7uf 的大电容;

        5)以太网转换芯片到CPU 的距离也尽可能的短,并留出绕等长的空间;

        6)一般RJ45 网口插座旁边会更具结构要求放置LED 指示灯,而RJ45 插座这边一般只放置LED指示灯,将与LED 指示灯相配置的电阻、电容或者磁珠放置在DGND 区域,并注意在跨接线上放置桥接电容。

        7)对交流端接的放置,如果以太网转换芯片的资料有布局要求(有的芯片会要求放置在以太网转换器端)就按照芯片资料完成布局;如果没有要求,一般情况下交流端接靠近以太网转换器边。

        总体要求示意图:

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布线要求

        1)Rx±、Tx±为差分信号线,阻抗控制通常为100Ω,推荐使用4 层板进行设计,便于阻抗的管控;

        2)变压器、RJ45 接口下面所有层挖空(变压器挖到封装的丝印框就可以了,没必要挖到管脚);

        3)初级端的信号线+/-或N/P 信号线不控制阻抗,走线加粗(推荐12 或15mil),类差分形式;

        4)从变压器下面画出PGND 和DGND 的隔离带,隔离带的最小宽度为80mil;

        5)网口变压器PHY 芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚,保证引线最短,走线短而粗(≥15mil);

        6)网口变压器接口侧的共模电阻和高压电容靠近中心抽头放置,走线短而粗(≥15mil);

        7)电源信号的走线(退耦电容走线,电源线,地线)应该保持短而宽。退耦电容上的过孔直径最好稍大一点。每一个电容都应当有一个独立的过孔到地;

        8)TX±与RX±尽量分开走线,对内等长约束为5mil,TX 与RX 之间没必要等长。走线长度差应当保持在2cm 之内,Rx±最好不要有过孔,并且布线在元件侧;

        9)交流端接一般要经过电阻再连接到芯片或者变压器上,不允许有STUB 的存在;

        10)以太网芯片到CPU 的GMII 接口线的发送部分( GTX_CLKTX_ENTX_ERTXD[7:0])和接收部分(GRX_CLKRX_DVRX_ERRXD[7:0])要分开布线,不要将接收和发送网络混合布线、线与线直接的间距满足3W 需要、RX 和TX 分别等长,等长范围在100mil,并且TX 和RX 走线间距满足4W 线宽以上。走线的长度不应当超过该信号的最高次谐波(大约10 次谐波)波长的1/20。例如:125M 信号走线不应该超过12cm (Tx±,Rx±);

        11)有的变压器管脚分布,并不是常见的从一侧管脚输入,从另一侧管脚输出,而是同一侧的管脚上半部分是输入,下半部分是输出,在分割平面的时候需特殊注意;

        12)对于千兆以太网的信号线优先选择最优的信号层进行布线,过孔数量不要超过2 个,换层时增加回流地过孔;

        13)从变压器的PHY 芯片的走线长度一般不超过12cm(大约5 inch);

        14)PHY 芯片模块的电源线要粗而直,滤波电容的放置位置和数量要合理;

        15)有的原理图在电源部分增加了磁珠,磁珠要尽量靠近所提供的电源管脚,磁珠两边根据原理图或者设计要求增加电容,磁珠的布线要合理(一般采用铺铜和打过孔的方式)。





关键词: PCB设计     RJ45网口    

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