このイーサネット差動ペアを改善するにはどうすればよいですか?


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これは私の最初の100 Mbit / sイーサネットプロジェクトです(差動信号についてさらに学ぶためにやっています)。

この特定のケースで良いか悪いかわからない2つのことをしました。

1つは、信号トランスの下に配線することです。わずかに境界線上にありますが、ビアを使用してペアを交換することなく、ルーティングする他の方法を見つけませんでした。

どう思いますか?ビア(およびインピーダンスの不整合)を使用するか、インダクタの近くに配線する方が良いでしょうか?

また、KiCadで差動ツールを試してみましたが、両方のペアを同じ長さに合わせました(それ以外の場合、1つのトラックは約6 mm長くなります)。これはイーサネットの良い習慣ですか?

これは、現在のPCBのキャプチャです。

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これは私が使用している回路図です。lan9512参照回路図を使用します。正直に言うと、私は自分の設計のインピーダンスについては知りません。50オームと100オームのどちらを使用する必要があるかはわかりません。

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両面PCB、FR4高さ1.6 mm、1.6オンス銅(35 µm)のインピーダンス計算を含めます

ご覧のとおり、トラックは0.8 mmです!! -大きすぎる。

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これが最終バージョンです。1.6 mm、ギャップ0.16 mmのトラック(安価なPCBプロバイダーで最小)。

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この貴重なマスタークラスをありがとうございました。差動ペアについてたくさん読みます。


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イーサネットで維持するデータの極性は重要ですか?
アンディ別名

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トランスの反対側で反転が発生するのはどうですか?
アンディ別名

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良い質問です。回路図でRX-とRX +およびCRX- / CRX +を交換できますか?
ハビエル・ロウレイロ

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@マイケル:私の計画は次のバージョンで4つのポートを使用することであり、4つのポートマグジャックをリーズナブルな価格で見つけられなかったからです。
ハビエル・ロウレイロ

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私はまだMagJacksを使用し、そのうち4つを並べて配置します。
マイケルカラス

回答:


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これをルーティングする方法を提案する場合、次のようなものを提案します。

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賢い画像編集は私の票を獲得します。
アンディ別名

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間違いなく、長さのマッチングは差分ペアとの戦いの半分にすぎません。同じ長さのトレースがあるが、それぞれがボード上で根本的に異なるルートをとる場合、トレースの1つが他のトレースではない誘導/容量などの影響を受ける可能性が非常に高くなります。@MichaelKarasの提案は、誘導効果が両方のトレースで等しく経験され、diffペアが本質的に機能する方法によって相殺されるため、推奨されます。
Wossname

そうですか。トランスは両方のトレースに影響を与える可能性がありますが、その影響は市長の問題を引き起こしません。+1
ハビエル・ロウレイロ

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インピーダンスについて:明らかに100オームの差動が必要です。これは50オームの単線と同じです。いくつかの「インピーダンス計算」を使用する必要があります(例:https : //www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance)。誘電体の厚さは、PCB設計から決まります。銅の厚さは通常35 umで、結果にわずかな影響があります。トレース幅とトレース間隔は、RF設計にとって重要です。


別の優れたツールはSaturn PCB Toolkitです。
rdtsc

興味深いことに、USB2.0とイーサネット(少なくとも10/100、GBEについては不明)の特性インピーダンス要件は非常に似ているため、両方を1つのデザインで使用している場合は楽になります。私の経験では、USB2.0には90オーム+/- 15%が必要であり、イーサネットは通常約100オームで、そこには重複する便利なウィンドウがあります。
Wossname

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また、Gerbersを提出するときに、ボードの製造元にインピーダンス計算を依頼することもできます。これは標準的な要求事項であり、請求されることはありません(ほとんどの場合)。実際、必要なインピーダンスを満たすために、トレース幅を変更するよう依頼することもできます。
Wossname

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長さの一致について:これは、考えられるほど重要ではありません。100MBitイーサネットは、125 MBaud / sのシンボルレートを使用します。各シンボルの長さは8 nsです。それと比較して、10 mmの異なる配線長は、スキューを銅線トレースの信号の速度(光の速度の約半分)30 psのみ、または0.5%未満にします。これにより、レシーバーでビットエラーが発生するマージンがわずかに減少しますが、その影響は無視できます。

むしろ、(おおよそ)正しいインピーダンスを提供することに焦点を合わせたいと思います。より高価なインピーダンス制御PCBを使用することなく、最良の経験則は次のとおりです。両方のトレース間の距離はそれらの幅と同じであり、次のグランド層までの距離は2つのトレースの幅よりも少し大きくする必要があります。たとえば、150umのトレース、150umのギャップ、200〜400umからグランド層(4〜8層のPCBで一般的)。


わかりました、ありがとう、この答えは私を大いに助けます!! このボードは2層のみです(4層の方がはるかに優れていると思いますが、これは自分のテストにすぎません)。すべての差動トレース(USBトレースを含む)の下でグランドプレーンを使用しないでください。
ハビエル・ロウレイロ

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高速トレースの下のグランドプレーンを使用することを強くお勧めします。
マスター

@asdfex、トップ高速ラインと次のグランドプレーンの間に0.1 mm FR4を使用します。50オームのトレース幅(覚えている)は0.16 mmです。これはうまく機能し、インピーダンス制御を数回注文しました-幅を変更する必要はありません。差動100オームラインの幅は0.15 mm、間隔は0.15 mmです。0.2〜0.4 mmの誘電体を使用すると、8層であってもPCBが厚くなりすぎます。
マスター

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@Master差動0.15 / 0.15トレースと0.1mm誘電体は、約80オームのインピーダンスを与えます。私の0.15 / 0.15と0.2は、完璧な95オームに近く、0.1mmのトレースとギャップでさらに良くなります。私のPCBプロデューサーには、各層の間に180umの間隔のデフォルトの8層スタックがあり、合計スタック高さは1.6mmです。
-asdfex

@asdfex、インピーダンスを測定しましたか、またはインピーダンス制御製造プロセスを注文しましたか?本当に不思議です。あなたのデザインと私のデザインの違いは、例えば、かなり大きいです。私の設計は計算に基づいているだけでなく、PCBメーカーのインピーダンス制御プロセスによって数回検証されています。インピーダンスが数パーセント以内で100オームであるため、幅を変更する必要はないと彼らは言った。
マスター

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ボードが表示する長さと速度では、おそらく大きな違いはありません。帯域幅がわずか50MHzの100Mbitでは、長さの差が波長の有意な割合になるまで長さの一致トレースは通常問題になりません(50MHzでは6メートルで、9次高調波でも0.5メートル以上です)。私はそれを心配しません。

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