Réponse:

Non, il n'y a rien de mal à la disposition, il s'avère que le transformateur Ethernet était hors spécifications de 0,2 dB lors de la perte d'insertion, lorsqu'il est associé au circuit intégré PHY que nous utilisons.

Question

Y a-t-il un problème notable avec le routage PCB du Gigabit Ethernet?

Gigabit Ethernet a de nombreuses contraintes de conception, en raison de la disposition des composants sur le PCB, il est parfois impossible de suivre toutes les règles de conception. Cette conception est requise pour exécuter des vitesses Gigabit et alimenter une alimentation POE.

Il doit également réussir les tests FCC EMC / EMI et ESD .

J'ai lu presque toutes les notes d'application disponibles (TI, Intel..etc). Je les ai, au meilleur de ma connaissance, suivis de mon mieux. Les traces sont acheminées sous forme de paires de diff, et avec le meilleur espacement possible pour empêcher la diaphonie. Utilisation minimale de vias / talons de 2 par segment. Ils sont symétriques autant que possible, et après magnétisme, chaque paire est adaptée à moins de 1,25 mm, pré-magnétique à laquelle ils correspondent à moins de 2 mm. Les traces sont acheminées sur la couche inférieure pour éviter de traverser plusieurs plans de puissance comme référence.

Cependant, cette conception présente certains défis que je suis trop inexpérimenté pour évaluer. C'est-à-dire quand choisissez-vous de violer les règles de conception et dans quelle mesure pouvez-vous vous en tirer?

Plus précisément

1. Le RJ45 et le Magnetics doivent être positionnés tels quels. Les traces du RJ45 au magnétique sont assorties en longueur à moins de 2 mm et sont toutes disposées en paires différentielles. Cependant, c'est un peu compliqué - cela causera-t-il un problème avec les performances du GBE?
2. En raison de contraintes, le magnétique a deux traces de prises centrales placées en dessous (pour le POE) - cela deviendrait-il un problème EMI? (Les notes d'application suggèrent d'éviter la zone en dessous du magnétique)
3. Après la magnétique, il faut se méfier de deux caractéristiques - un oscillateur à cristal et un transformateur (dans une découpe) qui peuvent ajouter du bruit au signal. Comment éviter cela?
4. Les VIA / talons à l'extrémité phy sont-ils disposés de manière acceptable?

Y a-t-il des défauts évidents de cette mise en page qui me manquent?

Choses qui me viennent à l'esprit:

• Habituellement, vous modélisez votre trace de PCB comme une ligne de transmission qui a exactement les mêmes caractéristiques en haut et en bas. En tant que tel, cela ne fait pas beaucoup de différence sur la longueur d'une trace que vous mettez le via; donc au lieu d'avoir ces vias "ressemblant à des fous" les uns à côté des autres, je les compenserais juste assez pour les garder au milieu de votre trace
• R51, C5 pourraient également être sur la couche supérieure
• Je ne connais pas les fréquences de votre xtal ou CPU, mais les chances sont que les 125 Mbits / s de Gigabit ethernet ne seront pas très impressionnés :) cependant, si vous êtes nerveux à propos du couplage, vous voudrez peut-être considérer la star classique- comme l'architecture à plusieurs plans au sol. Je ne pense pas que ce sera nécessaire ici - les PHY du réseau Ethernet Gigabit ne sont pas exactement à la pointe de la technologie en 2016, donc même avec des interférences, ils devraient fonctionner.
• en regardant simplement la partie de la mise en page que je vois, je dirais qu'il serait plus facile de router si vous venez de faire pivoter le PHY de 90 ° - mais cela pourrait briser le moment où la complexité du "côté processeur" du phy arrive en jeu.
• Je pense que votre disposition RJ45-magnétique est OK; J'avais probablement été paresseux et j'avais simplement acheminé les deux paires de diff qui se trouvent dans la moitié droite du transformateur "vers le bas" des broches du connecteur, et la moitié gauche "vers le haut"; mais cela ne vous aurait pas sauvé de la paire qui croise l'autre si vous êtes censé accéder aux pads magnétiques uniquement d'un côté (à moins que vous ne montiez deux traces entre des broches RJ45 adjacentes ...). La topologie n'est pas toujours votre amie: /

$\frac15 \frac{c_0}{375\text{ MHz}}= \frac 15 \frac {3\cdot 10^8 \frac{\text m}{\text s}}{3.75 \cdot 10^8\frac1{\text s}}\approx \frac4{15}\approx 0.27\text{ m}=270\text{ mm}$

Je préconise le routage à couche unique pour tous les signaux à haute vitesse.

Les pistes GigE sont référencées à la masse côté magnétique, mais référencées à la couche de puissance côté PHY. Pour éviter d'utiliser des condensateurs de couture, vous pouvez déplacer la puissance des magnétiques (connectés clairement à certains découpleurs) vers la couche 4 et simplement router le GigE tout sur la couche 1; sans vias, il n'y aura pas de discontinuité mais la couche de référence devra être solide tout le long du magnétique au PHY qui peut nécessiter un peu de travail.

Cela dit, il existe un autre avantage du routage à couche unique: l'impédance de deux couches différentes dans une carte à impédance contrôlée ne correspondra jamais à 100% . Cela signifie que même avec des chapeaux de couture, il y aura des reflets (pas énormes mais ils existeront) au changement de calque. Sur un PCB typique, l'impédance de 2 couches différentes sera différente d'environ 10%, avec un coefficient de réflexion d'un peu plus de 9% en supposant un chemin de retour parfait.

Vous pouvez également créer une zone sur la couche 2 où les vias et les pistes Ethernet existent sur la couche un, mais vous aurez toujours besoin de vias d' assemblage pour que la couche de référence passe de la couche 3 à la couche 2.

J'ai pris votre image pour montrer où ils iraient:

Cela ne changera pas le fait que vous aurez une discontinuité, mais cela la maintiendra au minimum. Les vias de couture offrent un court trajet entre les couches de référence; s'ils ne sont pas là, le chemin de retour devra trouver le point le plus proche auquel le courant de retour se rencontre - plus il est éloigné (jusqu'à une certaine limite), plus la discontinuité est grande.

En général, j'essaie de ne rien mettre sous le magnétisme, mais comme vos pistes sont apparemment protégées par la couche au sol, je ne vois pas de problème majeur avec celles-ci.