Bagaimana saya bisa meningkatkan pasangan diferensial Ethernet ini?

14

Ini adalah proyek Ethernet 100 Mbit / s pertama saya (saya melakukannya untuk mempelajari lebih lanjut tentang sinyal diferensial).

Saya melakukan dua hal yang saya tidak tahu apakah baik atau buruk dalam kasus khusus ini.

Salah satunya adalah rute di bawah trafo sinyal. Hanya sedikit di perbatasan, tapi saya tidak menemukan cara lain untuk merutekannya, tanpa menggunakan vias untuk menukar pasangan.

Bagaimana menurut anda? Akan lebih baik menggunakan vias (dan ketidakcocokan impedansi), atau rute yang sangat dekat dengan induktor?

Juga, saya mencoba alat diferensial di KiCad , dan saya mencocokkan kedua pasangan dengan panjang yang sama (jika tidak, satu trek sekitar 6 mm lebih panjang). Apakah ini praktik yang baik untuk Ethernet?

Ini adalah tangkapan PCB sekarang:

Ini adalah skema yang saya gunakan. Ini menggunakan skema referensi lan9512. Sejujurnya, saya tidak tahu tentang impedansi pada desain saya. Saya tidak yakin apakah saya harus menggunakan 50 ohm atau 100 ohm.

Saya menyertakan perhitungan impedansi untuk PCB dua sisi, tinggi FR4 1,6 mm dan tembaga 1,6 oz (35 µm)

Seperti yang Anda lihat, trek dengan 0,8 mm !! - terlalu besar.

Ini adalah versi final. Lacak dengan 1,6 mm, jarak 0,16 mm (minimum di penyedia PCB murah saya).

Terima kasih semuanya atas kelas master yang berharga ini. Saya akan membaca banyak tentang pasangan diferensial.

— Javier Loureiro
sumber

1

Apakah polaritas data penting untuk dijaga dalam ethernet?

— Andy alias

1

Bagaimana dengan pembalikan yang terjadi di sisi lain dari transformator?

— Andy alias

1

pertanyaan yang bagus, dapatkah saya menukar RX- dan RX + dan CRX- / CRX + dalam skema saya?

— Javier Loureiro

1

@ Michael: karena rencanaku adalah menggunakan 4 port di versi berikutnya, dan aku tidak menemukan 4 port magjacks dengan harga yang wajar.

— Javier Loureiro

1

Saya masih akan menggunakan MagJacks dan hanya menempatkan empat dari mereka berdampingan.

— Michael Karas

12

Jika saya menyarankan cara mengarahkan ini, saya akan mengusulkan sesuatu yang lebih seperti ini:

— Michael Karas
sumber

1

Editing gambar yang cerdas mendapatkan suara saya.

— Andy alias

5

Setuju, pencocokan panjang hanya setengah pertempuran dengan pasangan diff. Jika Anda memiliki jejak panjang yang sama tetapi masing-masing mengambil rute yang sangat berbeda di seluruh papan maka sangat mungkin untuk salah satu jejak akan dikenakan efek induktif / kapasitif (dll) yang jejak lainnya tidak. Saran @MichaelKaras lebih disukai, karena setiap efek induktif akan dialami secara merata oleh kedua jejak dan akan dibatalkan dengan cara yang berbeda secara intrinsik bekerja.

— Wossname

Saya melihat. transformator dapat mempengaruhi kedua jejak, tetapi efeknya tidak akan menyebabkan masalah walikota. +1

— Javier Loureiro

3

Tentang impedansi: Anda jelas membutuhkan diferensial 100 Ohm, sama dengan 50 Ohm kawat tunggal. Anda harus menggunakan beberapa "kalkulator impedansi" (misalnya: https://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance ). Ketebalan dielektrik pergi dari desain PCB Anda. Ketebalan tembaga biasanya 35 um, itu memiliki sedikit efek pada hasil. Lebar jejak dan pemisahan jejak tidak masalah untuk desain RF.

— Menguasai
sumber

Alat bagus lainnya adalah Saturn PCB Toolkit .

— rdtsc

Menariknya, USB2.0 dan Ethernet (setidaknya 10/100, tidak yakin tentang GBE) memiliki persyaratan impedansi karakteristik yang sangat mirip, yang membuat hidup lebih mudah ketika Anda memiliki keduanya dalam satu desain. Dalam pengalaman saya USB2.0 membutuhkan 90 Ohms +/- 15% dan Ethernet biasanya sekitar 100 Ohm, ada jendela praktis yang tumpang tindih di sana.

— Wossname

1

Selain itu, Anda selalu dapat meminta pabrikan papan Anda untuk melakukan perhitungan impedansi untuk Anda saat Anda mengirimkan Gerbers kepada mereka. Ini adalah hal standar untuk diminta dan mereka tidak akan mengenakan biaya untuk itu (kemungkinan besar). Bahkan Anda bahkan dapat meminta mereka untuk mengubah lebar jejak untuk Anda guna memenuhi impedansi yang Anda inginkan.

— Wossname

2

Tentang pencocokan panjang: Ini tidak sepenting yang dipikirkan orang. Ethernet 100MBit menggunakan laju simbol 125 MBaud / s, masing-masing simbol berukuran 8 ns. Dibandingkan dengan itu, panjang rute 10 mm yang berbeda memperkenalkan kemiringan (kecepatan sinyal dalam jejak tembaga kira-kira setengah dari kecepatan cahaya) 30 ps saja, atau kurang dari 0,5%. Meskipun ini sedikit mengurangi margin untuk mendapatkan kesalahan bit pada penerima, pengaruhnya diabaikan.

Saya lebih suka fokus pada penyediaan (secara kasar) impedansi yang benar. Tanpa menggunakan PCB yang dikendalikan dengan impedansi lebih mahal, aturan praktis yang terbaik adalah: Jarak antara kedua jejak harus sama dengan lebarnya dan jarak ke lapisan tanah berikutnya harus sedikit lebih dari lebar kedua jejak. Misalnya jejak 150um, celah 150um, 200-400um ke lapisan tanah (seperti khas pada 4 hingga 8 lapisan PCB).

— asdfex
sumber

Ok, terima kasih, jawaban ini sangat membantu saya !! Papan ini hanya 2 lapisan (Saya percaya bahwa 4 lapisan jauh lebih baik, tetapi ini hanya ujian untuk saya sendiri). Saya berencana untuk tidak menggunakan pesawat darat di bawah semua jejak diferensial (bahkan yang usb).

— Javier Loureiro

4

Saya sangat menyarankan untuk menggunakan pesawat tanah di bawah jejak kecepatan tinggi.

— Tuan

@asdfex, saya menggunakan 0,1 mm FR4 antara jalur kecepatan tinggi teratas dan pesawat ground berikutnya. Lebar jejak untuk 50 Ohm (seingat saya) adalah 0,16 mm. Ini berfungsi dengan baik, saya memesan kontrol impedansi beberapa kali - tidak perlu mengubah lebar. Garis diferensial 100 Ohm memiliki lebar 0,15 mm dan pemisahan 0,15 mm. Menggunakan 0,2-0,4 mm dielektrik menyebabkan PCB terlalu tebal, bahkan pada 8 lapisan.

— Tuan

1

@Master Perbedaan Anda 0,15 / 0,15 jejak dan 0,1 mm dielektrik memberikan impedansi 80 Ohm. 0,15 / 0,15 dan 0,2 saya menghasilkan hampir sempurna 95 Ohm, bahkan lebih baik dengan jejak dan kesenjangan 0,1mm. Produser PCB saya memiliki tumpukan 8-lapisan default dari 180um pemisahan antara masing-masing lapisan, pada ketinggian tumpukan total 1,6mm.

— asdfex

@asdfex, apakah Anda mengukur impedansi atau apakah Anda memesan proses pembuatan kontrol impedansi? Saya benar-benar bertanya-tanya. Perbedaan antara desain Anda dan desain saya, katakanlah, agak besar. Desain saya tidak hanya berdasarkan perhitungan, tetapi diverifikasi beberapa kali oleh proses kontrol impedansi di pabrik PCB. Mereka mengatakan kepada saya tidak perlu mengubah lebar karena impedansinya 100 Ohm dalam beberapa persen.

— Tuan

0

Pada panjang dan kecepatan papan Anda akan melihat, itu mungkin tidak akan membuat banyak perbedaan. Pada 100Mbit yang hanya 50MHz bandwidth, jejak panjang yang cocok biasanya tidak menjadi masalah sampai perbedaan panjang menjadi fraksi yang berarti dari panjang gelombang (yang pada 50MHz adalah 6 meter, bahkan harmonik ke-9 masih lebih dari setengah meter). Saya tidak akan khawatir tentang itu.

— Sam
sumber