Antworten:

Nein, das Layout ist nicht wesentlich falsch. Es stellt sich heraus, dass der Ethernet-Transformator bei Einfügungsverlust um 0,2dB außerhalb der Spezifikation lag, wenn er mit dem von uns verwendeten PHY-IC gekoppelt wurde.

Frage

Ist beim PCB-Routing des Gigabit-Ethernet etwas merklich falsch?

Gigabit-Ethernet unterliegt vielen Designbeschränkungen. Aufgrund des Layouts der Komponenten auf der Leiterplatte ist es manchmal unmöglich, alle Designregeln einzuhalten. Dieses Design ist erforderlich, um Gigabit-Geschwindigkeiten auszuführen und eine POE-Versorgung zu versorgen.

Es muss auch die FCC EMC / EMI- und ESD-Tests bestehen .

Ich habe fast alle verfügbaren Anwendungshinweise (TI, Intel usw.) gelesen. Ich bin ihnen nach bestem Wissen gefolgt, so gut ich kann. Die Spuren werden als Diff-Paare und mit dem bestmöglichen Abstand geführt, um ein Übersprechen zu verhindern. Minimale Verwendung von Durchkontaktierungen / Stichleitungen von 2 pro Segment. Sie sind so symmetrisch wie möglich und die Postmagnetik jedes Paares ist auf 1,25 mm abgestimmt, die Vormagnetik auf 2 mm. Spuren werden auf der unteren Schicht geroutet, um zu vermeiden, dass mehrere Leistungsebenen als Referenz gekreuzt werden.

Dieses Design stellt jedoch einige Herausforderungen dar, die ich nicht beurteilen kann. Dh wann entscheiden Sie sich gegen Designregeln und inwieweit können Sie damit durchkommen?

Speziell

1. RJ45 und Magnetics müssen so positioniert werden, wie sie sind. Die Spuren vom RJ45 bis zum Magnetics sind längenangepasst auf 2 mm und alle als Differentialpaare verlegt. Ist es jedoch ein bisschen durcheinander - wird dies ein Problem mit der GBE-Leistung verursachen?
2. Aufgrund von Einschränkungen sind unter den Magneten zwei Mittelabgriffspuren verlegt (für die POE) - würde dies zu einem EMI-Problem werden? (Anwendungshinweise empfehlen, den Bereich unter den Magneten zu meiden.)
3. Nach der Magnetik sind zwei Merkmale zu beachten: ein Quarzoszillator und ein Transformator (in einer Aussparung), die dem Signal Rauschen hinzufügen können. Wie kann dies vermieden werden?
4. Sind die VIAs / Stubs am Phy-Ende in akzeptabler Weise angeordnet?

Gibt es offensichtliche Mängel dieses Layouts, die mir fehlen?

Dinge, die mir in den Sinn kommen:

• Normalerweise modellieren Sie Ihre Leiterplattenverfolgung als Übertragungsleitung, die oben genau die gleichen Eigenschaften aufweist wie in der unteren Schicht. Als solches macht es keinen großen Unterschied, wo auf der Länge einer Spur Sie die Via setzen; Anstatt diese "wie Tölpel aussehenden" Durchkontaktierungen direkt nebeneinander zu haben, würde ich sie nur so weit versetzen, dass sie in der Mitte Ihrer Spur bleiben
• R51, C5 könnten genauso gut auf der obersten Ebene sein
• Ich kenne die Frequenzen Ihres XTALS oder Ihrer CPU nicht, aber es besteht die Möglichkeit, dass die 125 MBaud Gigabit-Ethernet nicht sehr beeindruckt sind :) Wenn Sie jedoch wegen der Kopplung nervös sind, sollten Sie den klassischen Stern in Betracht ziehen. wie mehrere Grundebenenarchitektur. Ich denke nicht, dass dies hier notwendig sein wird - Gigabit-Ethernet-Netzwerk-PHYs sind 2016 nicht gerade auf dem neuesten Stand, daher sollten sie auch bei einigen Störungen funktionieren.
• Wenn ich nur den Teil des Layouts betrachte, den ich sehe, würde ich sagen, dass es möglicherweise einfacher ist, eine Route zu erstellen, wenn Sie den PHY nur um 90 ° drehen - aber das könnte in dem Moment zusammenbrechen, in dem die Komplexität auf der "Prozessorseite" des Phy auftritt ins Spiel.
• Ich denke, Ihr RJ45-Magnetik-Layout ist in Ordnung. Ich war wahrscheinlich faul gewesen und habe nur die beiden Diff-Paare, die sich in der rechten Hälfte des Transformators befinden, von den Stiften des Steckers "nach unten" und die linke Hälfte "nach oben" geführt. Aber das hätte Sie nicht vor dem einen Paar bewahrt, das das andere kreuzt, wenn Sie nur von einer Seite auf die Magnetfelder zugreifen sollten (es sei denn, Sie passen zwei Spuren zwischen benachbarte RJ45-Stifte ...). Die Topologie ist nicht immer dein Freund: /

Hinweis: 1GE hat eine Baudrate von 125 MBaud, dh selbst wenn Sie die ersten beiden Nebenkeulen berücksichtigen, sollten Sie sich keine Sorgen über Frequenzen über 375 MHz machen. Mit FR4 (mit spezifischem Epsilon) und viel Faulheit, die sich Formeln nähert, beträgt die Wellenlänge dieser Frequenz ungefähr , also ist ein Unterschied von 2 mm Trace-Länge nur ein Phasenfehler von 2,7 ° ... Ich denke, Sie werden in Ordnung sein, selbst mit ein wenig unelegantem Routing.$\frac15 \frac{c_0}{375\text{ MHz}}= \frac 15 \frac {3\cdot 10^8 \frac{\text m}{\text s}}{3.75 \cdot 10^8\frac1{\text s}}\approx \frac4{15}\approx 0.27\text{ m}=270\text{ mm}$

Ich befürworte Single-Layer-Routing für alle Hochgeschwindigkeitssignale.

Die GigE-Spuren beziehen sich auf der Magnetikseite auf Masse, auf der PHY-Seite jedoch auf die Leistungsschicht. Um die Verwendung von Stichkondensatoren zu vermeiden, können Sie die Leistung an den Magneten (die eindeutig mit einigen Entkopplern verbunden sind) auf Schicht 4 verlagern und den GigE einfach alle auf Schicht 1 verlegen. Ohne Durchkontaktierungen gibt es keine Diskontinuität, aber die Referenzschicht müsste von den Magneten bis zum PHY fest sein, was möglicherweise etwas Arbeit erfordert.

Das Einzelschicht-Routing bietet jedoch einen weiteren Vorteil: Die Impedanz von zwei verschiedenen Schichten in einer Impedanz-gesteuerten Karte wird niemals zu 100% übereinstimmen . Das bedeutet, dass selbst bei Nähkappen Reflexionen (nicht sehr groß, aber vorhanden) beim Schichtwechsel auftreten. Auf einer typischen Leiterplatte unterscheidet sich die Impedanz von 2 verschiedenen Schichten um etwa 10%, wobei ein Reflexionskoeffizient von etwas mehr als 9% einen perfekten Rückweg voraussetzt.

Alternativ können Sie den Bereich auf Ebene 2 auf Grund legen, in dem die Durchkontaktierungen und Ethernet-Spuren auf Ebene 1 vorhanden sind. Sie benötigen jedoch noch Stich-Durchkontaktierungen, damit die Referenzschicht von Schicht 3 zu Schicht 2 wechselt.

Ich habe Ihr Bild aufgenommen, um zu zeigen, wohin sie gehen würden:

Das ändert nichts an der Tatsache, dass Sie eine gewisse Diskontinuität haben, aber es wird sie auf ein Minimum beschränken. Die Stichdurchkontaktierungen bieten einen kurzen Pfad zwischen den Referenzschichten. Wenn sie nicht vorhanden sind, muss der Rückweg den nächstgelegenen Punkt finden, an dem sich der Rückstrom trifft - je weiter entfernt (bis zu einer bestimmten Grenze), desto größer ist die Diskontinuität.

Im Allgemeinen versuche ich, nichts unter die Magnetik zu legen, aber da Ihre Spuren anscheinend durch die Bodenschicht abgeschirmt sind, sehe ich bei diesen kein großes Problem.