¿Cómo puedo mejorar este par diferencial de Ethernet?

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Este es mi primer proyecto de Ethernet de 100 Mbit / s (lo estoy haciendo para aprender más sobre señales diferenciales).

Hice dos cosas que no sé si son buenas o malas en este caso particular.

Una es enrutar debajo del transformador de señal. Está solo un poco en el borde, pero no encontré ninguna otra forma de enrutarlo, sin usar vias para intercambiar el par.

¿Qué piensas? ¿Sería mejor usar vías (y un desajuste de impedancia), o una ruta tan cerca del inductor?

Además, probé las herramientas diferenciales en KiCad , y combiné ambos pares con la misma longitud (de lo contrario, una pista es aproximadamente 6 mm más larga). ¿Es esta una buena práctica para Ethernet?

Esta es una captura de la PCB en este momento:

Este es el esquema que estoy usando. Utiliza el esquema de referencia lan9512. Para ser honesto, no tengo idea de la impedancia en mi diseño. No estoy seguro si tengo que usar 50 ohmios o 100 ohmios.

Incluyo el cálculo de la impedancia para una PCB de doble cara, FR4 1.6 mm de altura y 1.6 oz de cobre (35 µm)

Como puede ver, ¡la pista es de 0.8 mm! - Demasiado grande.

Esta es la versión final. Riel con 1,6 mm, espacio libre de 0,16 mm (mínimo en mi proveedor de PCB barato).

Gracias a todos por esta valiosa clase magistral. Leeré mucho sobre pares diferenciales.

— Javier Loureiro
fuente

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¿Es importante mantener la polaridad de datos en Ethernet?

— Andy aka

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¿Qué tal la inversión ocurre en el otro lado del transformador?

— Andy aka

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buena pregunta, ¿puedo intercambiar RX- y RX + y CRX- / CRX + en mi esquema?

— Javier Loureiro

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@michael: porque mi plan es usar 4 puertos en la próxima versión, y no encontré 4 puertos magjacks a un precio razonable.

— Javier Loureiro

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Todavía usaría MagJacks y solo pondría cuatro de ellos uno al lado del otro.

— Michael Karas

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Si tuviera que sugerir cómo encaminar esto, propondría algo más como esto:

— Michael Karas
fuente

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La edición inteligente de imágenes obtiene mi voto.

— Andy aka

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Definitivamente de acuerdo, la coincidencia de longitud es solo la mitad de la batalla con pares de diferencias. Si tiene trazos de la misma longitud pero cada uno toma una ruta radicalmente diferente en todos los ámbitos, es muy posible que uno de los trazos esté sujeto a efectos inductivos / capacitivos (etc.) que el otro trazo no tiene. La sugerencia de @MichaelKaras es preferible, ya que cualquier efecto inductivo se experimentará igualmente por ambas huellas y se cancelará por la forma en que los pares de diferencias funcionan intrínsecamente.

— Wossname

Veo. El transformador podría afectar ambos rastros, pero el efecto no causará problemas mayores. +1

— Javier Loureiro

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Acerca de la impedancia: claramente necesita un diferencial de 100 ohmios, es lo mismo que un solo cable de 50 ohmios. Debe usar alguna "calculadora de impedancia" (por ejemplo: https://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance ). El grosor dieléctrico proviene del diseño de su PCB. El grosor del cobre es típicamente de 35 um, tiene un pequeño efecto en los resultados. El ancho de rastreo y la separación de rastreo son importantes para los diseños de RF.

— Maestro
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Otra buena herramienta es Saturn PCB Toolkit .

— rdtsc

Curiosamente, USB2.0 y Ethernet (10/100 al menos, no estoy seguro acerca de GBE) tienen requisitos de impedancia característica muy similares, lo que hace la vida más fácil cuando tiene ambos en un solo diseño. En mi experiencia, USB2.0 necesita 90 ohmios +/- 15% y Ethernet generalmente es de alrededor de 100 ohmios, hay una ventana útil de superposición allí.

— Wossname

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Además, siempre puede pedirle al fabricante de su placa que haga los cálculos de impedancia por usted cuando les envíe los Gerbers. Esto es algo que se debe pedir de manera estándar y no se lo cobrarán (lo más probable). De hecho, incluso puede pedirles que cambien el ancho del trazado para cumplir con la impedancia que desee.

— Wossname

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Acerca de la coincidencia de longitud: esto no es tan importante como uno podría pensar. Ethernet de 100 MBit utiliza una velocidad de símbolo de 125 MBaud / s, cada símbolo tiene una longitud de 8 ns. En comparación con eso, una longitud de enrutamiento diferente de 10 mm introduce un sesgo de (la velocidad de las señales en las trazas de cobre es aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz) de 30 ps solamente, o menos del 0.5%. Si bien esto reduce ligeramente el margen para obtener errores de bits en el receptor, la influencia es insignificante.

Prefiero centrarme en proporcionar (aproximadamente) la impedancia correcta. Sin optar por PCB controlados por impedancia más costosas, la mejor regla general es: la distancia entre ambos trazos debe ser igual a su ancho y la distancia a la siguiente capa de tierra debe ser un poco más que el ancho de los dos trazos. Por ejemplo, rastros de 150um, espacio de 150um, 200-400um a la capa de tierra (como es típico en un PCB de 4 a 8 capas).

— asdfex
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Ok, gracias, esta respuesta me ayuda mucho !! Esta placa tiene solo 2 capas (creo que 4 capas es mucho mejor, pero esto es solo una prueba para mí). Estoy planeando no usar un plano de tierra bajo todas las trazas diferenciales (incluso las usb).

— Javier Loureiro

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Recomiendo encarecidamente utilizar el plano de tierra debajo de las trazas de alta velocidad.

— Maestro

@asdfex, uso 0.1 mm FR4 entre las líneas superiores de alta velocidad y el siguiente plano de tierra. El ancho de la traza para 50 ohmios (como recuerdo) es de 0.16 mm. Esto funciona bien, ordené el control de impedancia varias veces, no es necesario cambiar el ancho. La línea diferencial de 100 ohmios tiene un ancho de 0,15 mm y una separación de 0,15 mm. El uso de dieléctrico de 0.2-0.4 mm conduce a PCB demasiado grueso, incluso en 8 capas.

— Maestro

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@ Master Sus trazas diferenciales de 0.15 / 0.15 y dieléctrico de 0.1 mm le dan una impedancia de aproximadamente 80 ohmios. Mis 0,15 / 0,15 y 0,2 producen unos 95 ohmios casi perfectos, incluso mejor con trazas y espacios de 0,1 mm. Mi productor de PCB tiene una pila predeterminada de 8 capas con una separación de 180um entre cada una de las capas, a una altura total de la pila de 1.6 mm.

— asdfex

@asdfex, ¿midió la impedancia o ordenó el proceso de fabricación de control de impedancia? Realmente me pregunto La diferencia entre su diseño y mi diseño es, por ejemplo, bastante grande. Mi diseño no solo se basa en cálculos, sino que se verifica varias veces mediante el proceso de control de impedancia del fabricante de PCB. Me dijeron que no era necesario cambiar el ancho, ya que la impedancia es de 100 ohmios en un pequeño porcentaje.

— Maestro

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En las longitudes y las velocidades que verá su tabla, probablemente no hará mucha diferencia. A 100Mbit, que es solo 50MHz de ancho de banda, las trazas de coincidencia de longitud generalmente no son un problema hasta que la diferencia de longitud se convierte en una fracción significativa de la longitud de onda (que a 50MHz es de 6 metros, incluso el noveno armónico aún mide más de medio metro). Yo no me preocuparía por eso.

— Sam
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