图12 整改后的以太网眼图波形
图13 整改后的以太网一致性测试结果
5.整改后的PCB布局及走线图
图14 整改后PHY端数据信号走线及端接电阻布局
图15 整改后PHY与变压器端的PCB布局图
图16 整改后变压器与RJ45端的PCB布局图
三、设计总结
在本次以太网通信异常问题定位时,总结了以下几点注意事项:
(1)PCB走线越短越好;
(2)以太网PHY和处理器端的数据线和控制线注意阻抗匹配,避免反射。因为信号在传输过程中感受到阻抗不匹配时,容易产生反射,同时驱动能力过大时也会容易产生反射。在原理图设计时,若无法预测PCB走线长度,建议在信号线和控制线的源端串联一个22~33Ω的小电阻,且信号线等长和做单端50Ω阻抗处理;
(3)PHY端差分信号线上的49.9Ω匹配电阻根据手册要求放置,尽量靠近PHY端放置;
(4)差分信号线需要做差分100Ω的阻抗,同层走线,建议采用4层板PCB;
(5)变压器需靠近RJ45端放置;
(6)“Bob Smith”终接需靠近变压器端放置。
成熟的以太网电路设计看似简单,但如何保证通信质量,硬件设计也尤为重要。一个很小的降低成本的考虑,可能问题就会在量产时被无限放大,最终面临的是硬件改版、人力投入、成本增加、项目延期。在设计前期把这些问题考虑进去,就可以避免不必要的问题发生。
图 17 工业品质的M1052跨界核心板