1. الزامات سیم کشی سیگنال شبکه
همانند کابل شبکه UTP CAT5e که معمولاً در ارتباطات شبکه استفاده می شود، دارای امپدانس 100 اهم در فرکانس 1Mhz-100Mhz است. بنابراین، برای به دست آوردن ویژگی های انتقال سیگنال بهتر، هر جفت خط سیگنال دیفرانسیل روی PCB باید با امپدانس 100 اهم طراحی/تولید شود. . به عنوان مثال، در ESMARC EVB V5.0، عرض خط هر جفت خط سیگنال دیفرانسیل شبکه 7 میل و فاصله خطوط 8 میل است. در مدارک و پست الکترونیکی پردازش و تولید PCB، الزامات امپدانس پیشنهاد شده است: (عرض خط-فاصله خط-عرض خط) 7mil-8mil-7mil، امپدانس 100 اهم. در شرایط عادی، سازنده PCB ورق مس را مطابق با نیازهای شما مجدداً تنظیم می کند تا امپدانس خط سیگنال در محدوده +/-10 مقدار لازم برای برآورده کردن الزامات باشد.
برای اطمینان از اینکه اختلاف فاز سیگنال در خط سیگنال دیفرانسیل فرکانس بالا به اندازه کافی کوچک است، لازم است اطمینان حاصل شود که طول هر جفت خط سیگنال دیفرانسیل یکسان است یا حداکثر طول اختلاف خط کنترل شود. . برای خطوط سیگنال ارتباطی شبکه، حداکثر اختلاف طول خطوط سیگنال باید در محدوده +/-25mil کنترل شود. برای یک شبکه 10Mbps/100Mbps، خطوط ارتباطی TX و RX آن نسبتاً مستقل هستند، بنابراین طول خطوط دیفرانسیل TX و RX آن را می توان جداگانه کنترل کرد. برای یک شبکه 1000 مگابیت بر ثانیه، 4 جفت سیگنال دیفرانسیل آن نیاز به انتقال داده ها به طور همزمان دارند. بنابراین، برای سیم کشی یک رابط شبکه 1000 مگابیت در ثانیه، نه تنها باید اختلاف طول خط هر جفت خط دیفرانسیل را کنترل کرد، بلکه باید اختلاف بین 4 جفت خط دیفرانسیل را نیز کنترل کرد. اختلاف طول خط فاصله خطوط هر جفت خط سیگنال دیفرانسیل باید بزرگتر/مساوی عرض خط هر خط سیگنال باشد تا الزامات EMI برد مدار را برآورده کند. به عنوان مثال، در ESMARC EVB V5.0، عرض خط خط سیگنال شبکه 7 میل و فاصله خطوط خط دیفرانسیل 8 میل است.
در زیر، تابلوی ارزیابی ESMARC EVB V5.0 را به عنوان مثال برای نشان دادن در نظر بگیرید.
(شکل 1) (شکل 2)
شکل 1 مسیریابی PCB رابط شبکه 1000 مگابیت بر ثانیه CN8-1 و شکل 2 مسیریابی PCB رابط شبکه CN8-2 10Mbps/1000Mbps است. از شکل به وضوح می توان دید که هر جفت خط سیگنال دیفرانسیل مطابق با الزامات سیم کشی دیفرانسیل سیم کشی شده است.
(شکل 3)
شکل 3 مقدار پارامتر طول ردیابی رابط شبکه 1000Mbps (CN8-1) است. این پارامتر را می توان در ابزار EDA یافت. در شکل بالا، NET1_TX برابر با 1000M_D0، NET1_RX برابر با 1000M_D1، به علاوه 1000M_D2 و 1000M_D3 از طریق مقاومت پرش سیگنال است که با هم 4 جفت خط سیگنال دیفرانسیل را برای رابط شبکه 1000Mbps تشکیل می دهند.
در طراحی چیدمان PCB، مقاومت های جامپر بین خطوط سیگنال دیفرانسیل 1000M_D2، 1000M_D3 و پین های سیگنال مادربرد طراحی شده اند. طول خط سیگنال حدود 400 میلی متر بین آنها وجود دارد، بنابراین تفاوت در طول چهار جفت خط سیگنال دیفرانسیل نسبتا کم است. اساساً می تواند الزامات ارتباطی را در محیط 1000Mbps برآورده کند.
(شکل 4)
شکل 4 مقدار پارامتر طول ردیابی رابط شبکه 10Mbps/100Mbps (CN8-2) است. از پارامترها می توان دریافت که برای یک رابط شبکه 100 مگابیت بر ثانیه، دو جفت طول خط سیگنال دیفرانسیل، TX و RX، مستقل هستند و به ترتیب طول خط را کنترل می کنند.
(شکل 5)
در شکل 5 جفت خطوط سیگنال دیفرانسیل 100M_NET2_RX نشان داده شده است. تفاوت طول بین دو خط سیگنال آن (100M_TPRX2+، 100M_TPRX2-) حدود 20 میلی‌متر است که الزامات طراحی مسیریابی دیفرانسیل برای ارتباطات شبکه را برآورده می‌کند.
علاوه بر مسیریابی مطابق با الزامات دیفرانسیل و کنترل طول خط PCB، همچنین لازم به ذکر است که پس از تخلیه خط سیگنال از پورت، دو خط سیگنال باید در اسرع وقت با طول مساوی برخورد شوند. همانطور که در زیر نشان داده شده است:
در شکل 6، خروجی خط سیگنال دیفرانسیل متقارن است، بنابراین پس از خروجی، می توانید مستقیماً مسیریابی دیفرانسیل را دنبال کنید. در شکل 7، از آنجایی که خط سیگنال دیفرانسیل نامتقارن است، پس از ترسیم خط، خط سیگنال باید هرچه زودتر یکسان شود و سپس خط سیگنال دیفرانسیل معمولی باید مسیریابی شود.
2. حفاظت ESD از پورت های شبکه
با توجه به خاص بودن برنامه های شبکه، پورت های شبکه به راحتی توسط سیگنال های خارجی تداخل پیدا می کنند، بنابراین سیگنال شبکه سیستم باید قبل از اتصال به سوکت RJ45 از یک ترانسفورماتور شبکه 1:1 عبور کند، مانند ادغام مورد استفاده توسط Intron. رابط شبکه 10Mbps/100Mbps HR871181A، رابط شبکه 1000Mbps HR851178C، ترانسفورماتور جداسازی شبکه داخلی 1:1 و سیم پیچ القایی حالت مشترک (همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است) وجود دارد که می تواند به طور موثر از سیگنال های تداخل حالت رایج در خط ارتباطی و در خط ارتباطی جلوگیری کند. همزمان از آسیب رساندن سیگنال تداخل DC به درایو شبکه سیستم جلوگیری کنید.
علاوه بر این، به منظور بهبود بیشتر ویژگی های ESD پورت شبکه، می توانید یک دستگاه حفاظت ESD اختصاصی طراحی کنید و در طراحی PCB، دستگاه حفاظت ESD باید تا حد امکان به پین پد پورت شبکه RJ45 نزدیک باشد. . همانطور که در زیر نشان داده شده است:
همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است، دستگاه حفاظت ESD اختصاصی برای پورت شبکه بر روی برد PCB نزدیک به درگاه شبکه RJ45 قرار دارد. شکل 10 دستگاه حفاظت ESD را نشان می دهد که برای پورت های شبکه در مدار ESMARC EVB طراحی شده است.
در نهایت برای سوکت شبکه RJ45 با پوسته فلزی، توصیه می شود پوسته فلزی را به یک نقطه اتصال زمین قابل اطمینان و مطمئن در محل نصب دستگاه متصل کنید. اگر قابلیت اطمینان زمین ایمنی در محل را نمی توان تضمین کرد، توصیه می شود پوسته فلزی RJ45 را از طریق یک خازن ولتاژ بالا (مانند 102M/1KV) به صفحه زمین تخته متصل کنید. از ESMARC EVB.
