李卓吾—百兆网口作业

沈默

8.RJ45网口模块布局布线

1.以太网概述及常见RJ45网口实物介绍

概述：

RJ45接口：双绞线以太网接口；

网口模块组成：网口变压器、PHY芯片、主芯片等；

RJ45网口应用领域：有线广泛；

2.常见网口信号介绍

百兆网口和千兆网口区别：百兆网口两对差分，一对收、一对发；另外四根备用；

      千兆网口四对差分，两对收，两队发；

3.RJ45网口模块布局布线要点分析

布局：

（1）复位电路应尽可能靠近以太网转换芯片，若可以，应远离TX、RX和时钟信号（有个冲突，就是如何平衡远离和线长的关系，就是用一根包地线隔开）；.

（2）时钟电路应尽可能靠近以太网转换芯片，远离电路板边缘、其它高频信号、I/O端口、走线或磁性元件周围；务必包地（这是一条通用规则，别忘了包地是立体包地，还是不熟）

（3）RJ45接口和变压器间的距离尽可能缩短（满足工艺要求是前提）；

（4）以太网转换芯片和变压器之间的距离也应尽可能短，一般不超过5000个mil；若RJ45自带变压器，则以太网转换芯片应靠近RJ45；

（5）交流端接电阻放置：先按照芯片资料的布局要求进行；若没有要求，一般情况下靠近以太网转换芯片放置；

布线：

（1）TX+,TX-,RX+,RX-,两组差分对之间的间距至少4W以上（或者用一根包地线隔开，同时钟电路隔离），对内等长在5mil以内，两组差分对之间不需等长；

（2）带LED（#9~#12管脚）：加粗到10mil以上（电源给LED供电，属电源信号）；#4~#5管脚也需要加粗到10~20个mil（相当于外壳地和系统地通过一个电容实现桥接）；

（3）RJ45接口处理（内部已集成变压器）：变压器是干扰源，需要隔离，因此将其下方的所有区域全部挖空处理（从变压器封装的丝印框就可，不需挖到管脚），切断干扰路径，外壳地与系统地（GND）之间的距离最少1mm以上。；

（4）外壳地与DGND之间的桥接电容要靠近外壳地管脚放置， 且走线需要加粗处理；接GND的另一端需要加粗并至少应有3个过孔；

（5）变压器的处理：除差分信号需根据阻抗匹配控制外，其他信号都需要加粗到20mil以上；变压器地网络的回流通过粗线连接，如空间允许，最好是直接铺铜打孔；  

（6）对于千兆以太网的差分对：

优先选择最优的信号层（比如一个六层板，从上到下top、gnd、signal、gnd、power、botton）进行布线；

过孔数量不要超过两个（即只换层的两个）；

增加回流地过孔；

换层时需在不超过200mil的范围内？；

（7）以太网转换芯片的处理：

以太网芯片到CPU的GMII接口线的发送部分和接收部分分开布线，不要混合布线；

线与线之间满足3W原则；

RX和TX分别等长控制在100个mil以内；

（8）一般通用规则：

晶振下面不能走其它信号线；时钟线不要走在RJ45插座下面；复位信号布线满足3W原则；

4.百兆网口实操：

（1）布局（设置格点Ctrl+G）；

（2）布局：tips：①调整丝印：选择相似对象->调节字宽和字高->定位文本；

          ②不必要的报错，则TD进入检查规则，建议只保留电气规则；

   ③设置板框，Eos设置原点->设置长宽->DSD

   ④局部模块化->先大后小->网口归中；较大的器件调整较小，可以先锁定；尤其值得一提的是C20及C152电容，将3.3VMOS滤波后通过磁珠转化成3.3VETHO，也应该遵循先大后小的原则；

（3）创建Power类（5），DR进入规则设置：设置间距（无BGA6mil，铜皮设置成10个mil，与过孔间距还是6个mil）；设置线宽（Power经验值10mil，最大线宽60mil、其余设置经验值（6mil））；过孔设置成10/20mil；阻焊设置成单边2.5mil；

（4）差分对编辑器：类->100o->差分对编辑管理（右下角PCB->Differential PairsEditor）：添加差分对->从网络添加->规则向导->对内匹配(5mil以内，网口差分对间不需要匹配等长)->线宽、间距设置（根据阻抗匹配的结果来设置，不计算的话按照经验值5/7）

（4）扇孔：调整过孔大小、按照各部分顺序连接短线、Power类及较远线打孔（tips：这里打孔涉及到静电器件除静电的过程，则必须先经过它，否则没用）；

（5）布线：先布差分线，可隐藏Power类也可以标注其它颜色；其他线满足网口布线的线宽要求；Power类较粗的线管脚出不去的话，可以先调小出线（10个mil），出去后再加粗；磁珠转换连接的地方线宽也应对应加粗，毕竟磁珠是拿来隔离的，电流可能比较大（电流比较大的话也可以出线多打孔；tips：多打孔并非只在铺铜上，灵活运用）；再分组布以太网转换芯片的信号线，分成TX组和RX组，添加类，添加RX组的时候串阻也应加上； 布完总线后，根据要求布零散的信号线；再布Power类的电源线，电源走线决定于所承载的电流（查芯片手册），每20个mil过1A电流，没有1A走20mil完全足够；连接的时候灵活打孔，不要把地的通道堵死；芯片有散热的GND焊盘，可以打上散热的GND过孔；差分线按照过去经验应该包地线，如空间不够最后整体铺地也能满足，只是多加上回流地过孔即可，尤其是差分线打孔换层的地方；

（6）等长：

第一部分：以太网芯片到CPU的GMII接口线的发送部分和接收部分分开布线，不要混合布线；

线与线之间满足3W原则；（或包地隔开）

RX和TX分别等长控制在100个mil以内；（可以通过DR设置规则->High speed->matchlengths）若超过设定的100范围，则在PCB->NETs里面查看到报错；

第二部分：RJ45的两对差分（经过变压器依然是两队，应该是分开匹配）对内匹配5个mil；（2S及3W原则、起始绕线原则等）；

（7）再次检查并添加回流地过孔；

（8）创建铜皮网络（机械层复制板框->TVG->改到顶层，网络改成GND->FILL mode改成Hatched网格敷铜）；

tips：

实心敷铜好还是网格敷铜好，不能一概而论。采用实心敷铜，在过波峰焊的时候，板子可能会翘起来，甚至会起泡。从这点来说，相比之下网格的散热性要好一些。通常是高频电路对抗干扰要求高的多用网格敷铜，低频电路、有大电流的电路等常用实心敷铜。（网上看来的）

（9）正反面铺铜；（如果多层板就不要在表面铺铜，避免引起孤铜或者串扰）；

（10）变压器挖空，挖到本体丝印即可；挖空的铜皮设置多层multi layer；如果网口集成了变压器，则也应挖空；网口的固定孔没有接PGND，则无需隔离，否则也应按要求隔离；（挖空应该提前考虑到，不然就会出现在cutout里面走线的情况。）

有些设计会以变压器作为分节，将两边的地隔开并利用单点接地；

放置->keepout->线（20mil）->切换到keep out层（所有层生效）->把底层没挖完的线段挖完，保证只有top层的GND单点接地；

Shift+w:更改走线宽度