以太网接口PCB设计经验分享

以太网口PCB布线经验分享

目前大部分32 位处理器都支持以太网口。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由

MAC 控制器和物理层接口（Physical Layer ，PHY ）两大部分构成，目前常见的以太网接口

芯片，如LXT971 、RTL8019 、RTL8201、RTL8039、CS8900、DM9008 等，其内部结构也

主要包含这两部分。

一般32 位处理器内部实际上已包含了以太网MAC 控制，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。

常用的单口10M/100Mbps 高速以太网物理层接口器件主要有RTL8201、LXT971 等，均提供MII 接口和传统7 线制网络接口，可方便的与CPU 接口。以太网物理层接口器件主

要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX 编码/ 解码器和双绞线媒体访问单元等。

下面以RTL8201 为例，详细描述以太网接口的有关布局布线问题。

一、布局

CPU

M

A RTL8201

TX ±

变

压

RJ45

网口

器

C

RX±

1、RJ45和变压器之间的距离应当尽可能的缩短.

2、RTL8201的复位信号Rtset 信号（RTL8201 pin 28 ）应当尽可能靠近RTL8021,并且，如果可能的话应当远离TX+/-,RX+/-, 和时钟信号。

3、RTL8201的晶体不应该放置在靠近I/O 端口、电路板边缘和其他的高频设备、走线或磁性

元件周围.

4、RTL8201和变压器之间的距离也应该尽可能的短。为了实际操作的方便，这一点经常被放弃。但是，保持Tx±, Rx±信号走线的对称性是非常重要的，而且RTL8201和变压器之间的距离需要保持在一个合理的范围内，最大约10~12cm。

5、Tx+ and Tx- (Rx+ and Rx-) 信号走线长度差应当保持在2cm之内。

二、布线

1、走线的长度不应当超过该信号的最高次谐波( 大约10th) 波长的1/20 。例如：25M的时钟走线不应该超过30cm，125M信号走线不应该超过12cm (Tx ±, Rx ±) 。

2、电源信号的走线( 退耦电容走线, 电源线, 地线) 应该保持短而宽。退耦电容上的过孔直径

最好稍大一点。

3、每一个电容都应当有一个独立的过孔到地。

4、退耦电容应当放在靠近IC的正端（电源），走线要短。每一个RTL8201 模拟电源端都需要退耦电容(pin 32, 36, 48). 每一个RTL8201 数字电源最好也配一个退耦电容。

5、Tx±, Rx ±布线应当注意以下几点:

(1)Tx+, Tx- 应当尽可能的等长，Rx+, Rx- s 应当尽可能的等长；

(2) Tx±和Rx±走线之间的距离满足下图:

(3) Rx±最好不要有过孔, Rx ±布线在元件侧等。

三、电源和地层的连接

1、对与Power/GND 层的分割，没有一个绝对的尺度来参考；对于信号/ 电源/ 总线的布线

也是如此。

2、RTL8201的数字地引脚应该通过过孔连接到数字地层，RTL8201的模拟地和Tx±/Rx±外

围电路地应当连接到模拟地层。

数字地: 除了模拟地之外的RTL8201所有GND引脚;

数字电源：除了模拟电源之外的RTL8201所有VDD引脚;

模拟地：29, 35, 45

模拟电源：32, 36, 48

3、变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈（和RJ-45座项连接的一侧）用单独的隔离地。在这个隔离区域下没有电源和接地层存在。变压器两侧割地如图所示

4、从以太网物理层接口器件过来的信号接往RJ45 网口插座时需要注意：金属机壳以及与

印制板相连的金属前面板应与印制板内部电路（包括信号和地线层）隔离至少5mm以上，印制板静电电流泄放通路的地应优先选择机壳地，板上的金属部件和金属接插件能就近接机壳

的应就近接机壳，无法就近接机壳的接静电保护地环或工作地, 工作地应是大面积的地层。

四、其他与模拟性能有关的方面

1、模拟地引脚(29, 35, 45) 必须位是一个好的接地回路，因此为了避免使用单独的终端地，

扩大模拟地层，并使模拟电路的返回电流尽可能的返回到真正得GND，这在2-layer's 布局中尤其重要。

2、考虑到EMI，如果你发现当从MII 接口读写时EMI问题有点严重，你最好在系统GND-Power 层间增加退耦电容（0.047uf, 22uf ）。

3、当用25Mhz晶体作为时钟源时，更应当注意晶体的规格，请参阅附带的晶体参数。当使用晶体时，应当在X1和X2脚连接2个规格匹配的电容。

4、当采用25Mhz的晶振作时钟源时，避免在时钟线上连接任何电容。

5、所有的模拟电源引脚(pin 32, 36, 48) 需要连接一个磁珠，这些引脚应当像原理图中建

议的进行退耦，对pin 48 更应当注意。这些磁珠应当靠近RTL8201放置。

6、当采用5V -> 3.3V 变换时，调节器的额定电流应当不小于300mA。

公务接口

公务接口就是一般意义上的电话口，电话口一般包括如下电路单元：铃流产生电路（RINGER ）、话机用户接口芯片电路（SLIC ）、语言电路（CODEC ）。如下图所示：

TIP

SLIC

R INGER

线路RING 用户接口

芯片

控制系统和其

它电路Telephone

保护点

CODEC

电话口的功能有两个：

（1）在有电话呼入本点时，向话机馈送一个交流的铃流信号，使电话机能振铃。

（2）通话时，作为话音接口，负责传递话音和电话机的DTMF 信号。

需要引起重视的一个信号是铃流信号，按照国家通信行业标准，铃流产生电路输出的铃

流信号是一个电压额定值为75V±5V 、频率为10～55HZ 的交流信号。虽然我们的公务板在

设计和使用铃流产生电路时，会对电压做一定的降压处理，但是对于公务板而言，这个铃流输出信号是比较高的电压，而且由于我们使用的铃流信号产生电路很多时候输出并不是一个

规则正弦信号，导致输出信号在频域上表现为多种信号的叠加。这样铃流信号对周边信号的

干扰问题就比较突出。

具体总结起来，PCB 布线时，重要考虑两个方面：

（1）用户线防雷和保护。

（2）EMC方面的处理，尤其是防止电话口信号干扰其他信号。

用户线的防雷：用户线可能处于室外，环境恶劣，可能由于雷击等原因造成OW 板电路损坏，因此，必须在用户接口部分加装瞬态电压抑制器件或其它类似的保护器件，PCB 布线时，一定要按照一定器件的排列次序布局。如下图所示，PTC 的布局要靠近电话口，TVS 在PTC 后面。这个次序是不能随便变更的。

EMC方面的处理，尤其是防止电话口信号干扰其他信号：由于电话口信号有比较高的电

压，超过48V，对于板内主要为 3.3V 的信号而言，这样的高压信号很容易干扰其他弱信号，