Come posso migliorare questa coppia differenziale Ethernet?

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Questo è il mio primo progetto Ethernet a 100 Mbit / s (lo sto facendo per saperne di più sui segnali differenziali).

Ho fatto due cose che non so se sono buone o cattive in questo caso particolare.

Uno è di instradare sotto il trasformatore di segnale. È solo leggermente al confine, ma non ho trovato nessun altro modo per instradarlo, senza usare vias per scambiare la coppia.

Cosa pensi? Sarebbe meglio usare via (e una discrepanza di impedenza), o instradare così vicino all'induttore?

Inoltre, ho provato gli strumenti differenziali in KiCad e ho abbinato entrambe le coppie alla stessa lunghezza (altrimenti, una traccia è più lunga di circa 6 mm). È una buona pratica per Ethernet?

Questa è una cattura del PCB in questo momento:

Questo è lo schema che sto usando. Utilizza lo schema di riferimento lan9512. Ad essere sincero, non ho idea dell'impedenza sul mio design. Non sono sicuro se devo usare 50 ohm o 100 ohm.

Includo il calcolo dell'impedenza per un PCB a doppia faccia, altezza FR4 1.6 mm e rame 1.6 oz (35 µm)

Come puoi vedere, la pista con è di 0,8 mm !! - troppo grande.

Questa è la versione finale. Traccia con 1,6 mm, spazio 0,16 mm (minimo nel mio fornitore di PCB economico).

Grazie a tutti per questa preziosa master class. Leggerò molto sulle coppie differenziali.

— Javier Loureiro
fonte

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La polarità dei dati è importante da mantenere su Ethernet?

— Andy alias il

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Che ne dici dell'inversione dall'altra parte del trasformatore?

— Andy aka

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bella domanda, posso scambiare RX- e RX + e CRX- / CRX + nel mio schema?

— Javier Loureiro,

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@michael: perché il mio piano è quello di utilizzare 4 porte nella prossima versione e non ho trovato magjack a 4 porte a un prezzo ragionevole.

— Javier Loureiro,

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Userei ancora MagJacks e ne metterei solo quattro fianco a fianco.

— Michael Karas,

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Se dovessi suggerire come indirizzarlo, proporrei qualcosa di più simile a questo:

— Michael Karas
fonte

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Il fotoritocco intelligente ottiene il mio voto.

— Andy aka

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Sicuramente d'accordo, la corrispondenza della lunghezza è solo metà della battaglia con coppie diff. Se hai le stesse tracce di lunghezza ma ognuna prende una strada radicalmente diversa attraverso la tavola, allora è possibile che una delle tracce sia soggetta a effetti induttivi / capacitivi (ecc.) Che l'altra traccia non è. Il suggerimento di @MichaelKaras è preferibile, perché qualsiasi effetto induttivo sarà sperimentato ugualmente da entrambe le tracce e sarà cancellato dal modo in cui le coppie diff funzionano intrinsecamente.

— Wossname

Vedo. il trasformatore potrebbe influenzare entrambe le tracce, ma l'effetto non causerà problemi al sindaco. +1

— Javier Loureiro,

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Informazioni sull'impedenza: hai chiaramente bisogno di un differenziale da 100 Ohm, è uguale al filo singolo da 50 Ohm. Devi usare un "calcolatore di impedenza" (ad esempio: https://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance ). Lo spessore dielettrico dipende dal design del PCB. Lo spessore del rame è in genere 35 um, ha un piccolo effetto sui risultati. La larghezza e la separazione della traccia sono importanti per i progetti RF.

— Maestro
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Un altro buon strumento è Saturn PCB Toolkit .

— rdtsc,

È interessante notare che USB 2.0 ed Ethernet (almeno 10/100, non sono sicuro su GBE) hanno requisiti di impedenza caratteristica molto simili, il che semplifica la vita quando si hanno entrambi su un unico design. Nella mia esperienza USB2.0 ha bisogno di 90 Ohm +/- 15% e Ethernet in genere è di circa 100 Ohm, c'è una comoda finestra di sovrapposizione lì.

— Wossname

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Inoltre, puoi sempre chiedere al produttore della tua scheda di fare i calcoli dell'impedenza quando invii loro i Gerber. Questa è una cosa standard da chiedere e non ti addebiteranno (molto probabilmente). In effetti, puoi anche chiedere loro di modificare la larghezza della traccia per te, al fine di soddisfare l'impedenza che desideri.

— Wossname

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Informazioni sulla corrispondenza della lunghezza: non è così importante come si potrebbe pensare. 100MBit Ethernet utilizza una frequenza di simboli di 125 MBaud / s, ogni simbolo è lungo 8 ns. Rispetto a ciò, una lunghezza di instradamento diversa di 10 mm introduce una inclinazione (la velocità dei segnali nelle tracce di rame è all'incirca la metà della velocità della luce) solo 30 ps, o inferiore allo 0,5%. Mentre questo riduce leggermente il margine per ottenere errori di bit sul ricevitore, l'influenza è trascurabile.

Preferirei concentrarmi sul fornire (approssimativamente) l'impedenza corretta. Senza ricorrere a PCB controllati con impedenza più costosi, la migliore regola empirica è: la distanza tra le due tracce dovrebbe essere uguale alla loro larghezza e la distanza dallo strato di terra successivo dovrebbe essere un po 'più della larghezza delle due tracce. Ad esempio tracce di 150um, gap di 150um, 200-400um rispetto allo strato di massa (come è tipico su un PCB da 4 a 8 strati).

— asdfex
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Ok, grazie, questa risposta mi aiuta molto !! Questa scheda ha solo 2 livelli (credo che 4 livelli siano molto migliori, ma questo è solo un test per me stesso). Sto programmando di non utilizzare un piano di massa sotto tutte le tracce differenziali (anche quelle USB).

— Javier Loureiro,

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Consiglio vivamente di utilizzare il piano di massa al di sotto delle tracce ad alta velocità.

— Master

@asdfex, uso 0,1 mm FR4 tra le linee ad alta velocità e il piano di terra successivo. La larghezza della traccia per 50 Ohm (come ricordo) è di 0,16 mm. Funziona bene, ho ordinato più volte il controllo di impedenza - non è necessario modificare la larghezza. La linea differenziale da 100 Ohm ha larghezza 0,15 mm e separazione 0,15 mm. L'uso di dielettrico da 0,2-0,4 mm porta a PCB troppo spesso, anche su 8 strati.

— Master

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@Master Il tuo differenziale 0.15 / 0.15 tracce e 0.1mm dielettrico danno un'impedenza di circa 80 Ohm. I miei 0,15 / 0,15 e 0,2 producono quasi 95 Ohm quasi perfetti, ancora meglio con tracce e lacune di 0,1 mm. Il mio produttore di PCB ha uno stack predefinito di 8 strati con una separazione di 180um tra ciascuno degli strati, con un'altezza totale dello stack di 1,6 mm.

— asdfex,

@asdfex, hai misurato l'impedenza o hai ordinato il processo di fabbricazione del controllo dell'impedenza? Mi chiedo davvero. La differenza tra il tuo design e il mio design è, diciamo, piuttosto grande. Il mio progetto non si basa solo su calcoli, ma viene verificato più volte dal processo di controllo dell'impedenza presso il produttore di PCB. Mi dissero che non era necessario modificare la larghezza poiché l'impedenza è di 100 ohm entro pochi percento.

— Master

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Alle lunghezze e alle velocità che vedrà la tua tavola, probabilmente non farà molta differenza. A 100Mbit che è solo 50MHz di larghezza di banda, le tracce di corrispondenza della lunghezza di solito non sono un problema fino a quando la differenza di lunghezza non diventa una frazione significativa della lunghezza d'onda (che a 50MHz è 6 metri, anche la nona armonica è ancora più di mezzo metro). Non me ne preoccuperei.

— Sam
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