以太网接口PCB设计经验分享
经典中的经典 以太网电接口采用UTP设计的EMC设计指导书
�以太网电接口采用UTP设计的EMC设计指导书一、UTP（非屏蔽网线）的介绍非屏蔽网线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，两根绝缘铜导线按照一定密度绞在一起，每一根导线在传输中辐射的电波会与另外一根的抵消，这样可降低信号的干扰程度。
用来衡量UTP的主要指标有：1、衰减：就是沿链路的信号损失度量。
2、近端串扰：测量一条UTP链路对另一条的影响。
3、直流电阻。
4、衰减串扰比（ACR）。
5、电缆特性。
二、10/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计10/100/1000BASE-T以太网口电路按照连接器的种类网口电路可以分为：网口变压器集成在连接器里的网口电路和网口变压器不集成在连接器里的网口电路。
1、网口变压器未集成在连接器里的网口电路原理图网口电路主要包括PHY芯片，网口变压器，网口连接器三部分，图中左侧的八个49.9Ω的电阻是差分线上的终端匹配电阻，其阻值的大小由差分线的特性阻抗决定，当变压器内的线圈匝数发生变化时，其阻值也跟随变化，保证两者的阻抗匹配。
由电容组成的差模、共模滤波器可以增强EMC性能。
在线圈的中心抽头处接的电容可以有效的改善电路的抗EMC性能，合理的选择电容值可以使电路的EMC做到最优。
电路的右侧四个75Ω的电阻是电路的共模阻抗。
2、网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图网口电路主要包括PHY芯片，网口连接器两部分，网口变压器部分集成在接口内部，同样左侧的49.9Ω的电阻阻值也是由变压器的匝数及差分线的特性阻抗决定的。
中间的电容组成共模、差模滤波器，滤除共模及差模噪声。
75Ω的共模电阻也集成在网口连接器的内部。
3、网口指示灯电路原理图带指示灯的以太网口电路原理图与不带指示灯灯的大致相同，只是多出指示灯的驱动电路。
注意点：1）、两个匹配电阻是否需要根据PHY层芯片决定，如有的PHY层芯片内部集成匹配电阻就不需要。
匹配电阻是接地还是接电源也是由PHY芯片决定，一般接电源。
以太网PCB布布线
以太网PCB布布线————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：以太网PCB布局布线我们现今使用的网络接口均为以太网接口，目前大部分处理器都支持以太网口。
目前以太网按照速率主要包括10M、10/100M、1000M 三种接口，10M应用已经很少，基本为10/100M所代替。
目前我司产品的以太网接口类型主要采用双绞线的RJ45接口，且基本应用于工控领域，因工控领域的特殊性，所以我们对以太网的器件选型以及PCB设计相当考究。
从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC(Media Access Controlleroler)控制和物理层接口(Physical Layer，PHY)两大部分构成。
大部分处理器内部包含了以太网MAC控制，但并不提供物理层接口，故需外接一片物理芯片以提供以太网的接入通道。
面对如此复杂的接口电路，相信各位硬件工程师们都想知道该硬件电路如何在PCB上实现。
下图 1以太网的典型应用。
我们的PCB设计基本是按照这个框图来布局布线，下面我们就以这个框图详解以太网有关的布局布线要点。
图 1 以太网典型应用1. 图 2网口变压器没有集成在网口连接器里的参考电路PCB 布局、布线图，下面就以图 2介绍以太网电路的布局、布线需注意的要点。
图 2变压器没有集成在网口连接器的电路PCB布局、布线参考a) RJ45和变压器之间的距离尽可能的短，晶振远离接口、PCB 边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件周围，PHY层芯片和变压器之间的距离尽可能短，但有时为了顾全整体布局，这一点可能比较难满足，但他们之间的距离最大约10~12cm，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去;b) PHY层芯片的电源滤波按照要芯片要求设计，通常每个电源端都需放置一个退耦电容，他们可以为信号提供一个低阻抗通路，减小电源和地平面间的谐振，为了让电容起到去耦和旁路的作用，故要保证退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路面积尽量小，保证引线电感尽量小;c) 网口变压器PHY层芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最小;d) 网口变压器接口侧的共模电阻和高压电容靠近中心抽头放置，走线短而粗(≥15mil);e) 变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈用单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。
以太网EMC接口电路设计与PCB设计说明
以太网EMC接口电路设计及PCB设计我们现今使用的网络接口均为以太网接口，目前大部分处理器都支持以太网口。
目前以太网按照速率主要包括10M、10/100M、1000M三种接口，10M应用已经很少，基本为10/100M所代替。
目前我司产品的以太网接口类型主要采用双绞线的RJ45接口，且基本应用于工控领域，因工控领域的特殊性，所以我们对以太网的器件选型以及PCB设计相当考究。
从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC（Media Access Controlleroler）控制和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成。
大部分处理器内部包含了以太网MAC控制，但并不提供物理层接口，故需外接一片物理芯片以提供以太网的接入通道。
面对如此复杂的接口电路，相信各位硬件工程师们都想知道该硬件电路如何在PCB上实现。
下图1以太网的典型应用。
我们的PCB设计基本是按照这个框图来布局布线，下面我们就以这个框图详解以太网有关的布局布线要点。
图1 以太网典型应用1.图2网口变压器没有集成在网口连接器里的参考电路PCB布局、布线图，下面就以图2介绍以太网电路的布局、布线需注意的要点。
图2 变压器没有集成在网口连接器的电路PCB布局、布线参考a)RJ45和变压器之间的距离尽可能的短，晶振远离接口、PCB边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件周围，PHY层芯片和变压器之间的距离尽可能短，但有时为了顾全整体布局，这一点可能比较难满足，但他们之间的距离最大约10~12cm，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去；b)PHY层芯片的电源滤波按照要芯片要求设计，通常每个电源端都需放置一个退耦电容，他们可以为信号提供一个低阻抗通路，减小电源和地平面间的谐振，为了让电容起到去耦和旁路的作用，故要保证退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路面积尽量小，保证引线电感尽量小；c)网口变压器PHY层芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最小；d)网口变压器接口侧的共模电阻和高压电容靠近中心抽头放置，走线短而粗（≥15mil）；e)变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈用单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。
经典中的经典 以太网电接口采用UTP设计的EMC设计指导书
�以太网电接口采用UTP设计的EMC设计指导书一、UTP（非屏蔽网线）的介绍非屏蔽网线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，两根绝缘铜导线按照一定密度绞在一起，每一根导线在传输中辐射的电波会与另外一根的抵消，这样可降低信号的干扰程度。
用来衡量UTP的主要指标有：1、衰减：就是沿链路的信号损失度量。
2、近端串扰：测量一条UTP链路对另一条的影响。
3、直流电阻。
4、衰减串扰比（ACR）。
5、电缆特性。
二、10/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计10/100/1000BASE-T以太网口电路按照连接器的种类网口电路可以分为：网口变压器集成在连接器里的网口电路和网口变压器不集成在连接器里的网口电路。
1、网口变压器未集成在连接器里的网口电路原理图网口电路主要包括PHY芯片，网口变压器，网口连接器三部分，图中左侧的八个49.9Ω的电阻是差分线上的终端匹配电阻，其阻值的大小由差分线的特性阻抗决定，当变压器内的线圈匝数发生变化时，其阻值也跟随变化，保证两者的阻抗匹配。
由电容组成的差模、共模滤波器可以增强EMC性能。
在线圈的中心抽头处接的电容可以有效的改善电路的抗EMC性能，合理的选择电容值可以使电路的EMC做到最优。
电路的右侧四个75Ω的电阻是电路的共模阻抗。
2、网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图网口电路主要包括PHY芯片，网口连接器两部分，网口变压器部分集成在接口内部，同样左侧的49.9Ω的电阻阻值也是由变压器的匝数及差分线的特性阻抗决定的。
中间的电容组成共模、差模滤波器，滤除共模及差模噪声。
75Ω的共模电阻也集成在网口连接器的内部。
3、网口指示灯电路原理图带指示灯的以太网口电路原理图与不带指示灯灯的大致相同，只是多出指示灯的驱动电路。
注意点：1）、两个匹配电阻是否需要根据PHY层芯片决定，如有的PHY层芯片内部集成匹配电阻就不需要。
匹配电阻是接地还是接电源也是由PHY芯片决定，一般接电源。
PCB线路板设计技巧总结5篇
PCB线路板设计技巧总结5篇第一篇：PCB线路板设计技巧总结PCB线路板设计技巧总结～～～发表于：2009-01-26 13:23:53元件布局技巧：1.基本布局：（1）尽可能缩短高频元件之间的连线，设法减小其分布参数和相互之间的电磁干扰，易于相互干扰的元器件不能离得太近，输入和输出应尽量远离。
（2）当元件或导线之间可能有较高电位差时，应该加大其距离，以免放电击穿，引起短路。
（3）重15g以上的元件不能只靠导线焊盘来固定，应用支架或卡子固定。
（4）电位器、可变电容、可调电感线圈或微动开关等可调元件，应考虑整机的结构要求。
若是机外调节，其位置应考虑调节旋钮在机箱面板上的位置，若是机内调节，应考虑放在印刷板上能方便调节的地方。
（5）留出PCB板固定支架，定位螺孔和连接插座所用的位置。
2.按电路功能单元，对电路的全部器件布局：（1）通常按信号的流向逐个安排电路单元的位置，以便与主信号流通方向保持一致。
（2）以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它布局。
元件应均匀，整齐，紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各单元之间的引线和连线。
（3）在高频下工作的电路，要考虑元件之间的分布参数，一般电路的元件应尽可能平行排列，这样不仅美观，还可以使装焊方便，易于批量生产。
（4）位于边上的元器件，应离PCB板边缘至少2mm。
PCB板的最佳形状是矩形（长宽为3：2或4：3），板面尺寸大于200mm*150mm时，应考虑PCB板所受的机械强度。
布线技巧：（1）输入、输出的导线应尽量避免相邻或平行，最好加线间地线，以免发生反馈。
高电平信号和低电平电路不要相互平行，特别是高阻抗、低电平信号电路，应尽可能靠近低电位。
PCB板两面的导线宜相互垂直，斜交或弯曲走线，应避免平行，以减小寄生耦合。
（2）在安装电源走线时，每1-3个TTL集成电路，2-6个CMOS 集成电路，都应在靠近集成块地方设旁路电容。
（3）PCB板导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过其电流值决定。
以太网电接口EMC设计指导书
以太网电接口EMC设计指导书1000字以太网是一种常用的局域网技术，用于连接网络上的设备，例如计算机、服务器、路由器、交换机等等。
以太网电接口的设计在EMC方面较为重要，下面是一份以太网电接口EMC设计指导书，总长1000字左右。
1. PCB设计在PCB设计方面，需要关注的主要是地线的分布和走线。
在走线上，要避免在信号线和电源线或地线上交错走线，应采用分层走线或穿孔解决。
此外，尽量缩短信号线与地线或电源线之间的距离，使其形成一个尽可能小的环路。
2. PCB布局以太网电接口在PCB上的布局也十分重要。
布局应考虑分离敏感信号和不敏感信号，将不同信号类别的器件分布在不同区域。
同时，要避免信号层与电源层（或地层）太过接近，应间隔至少一层其他层。
3. 地线在以太网电接口中，地线的规划和布线是十分重要的。
在PCB上，应保持地面干净和光滑，避免短路和信号串扰。
此外，应在地铺设好装置引脚的直接连接，避免共振现象的发生，保持电抗联源。
同时，要尽量减少地线的共同部分，以避免漏泄电流在不同层之间的传播。
4. 滤波电容为减少电磁干扰，在接口两端应布置抗搅扰滤波电容。
在这里，应选择滤波电容容值、材料以及其布线位置做好设计，以满足电磁兼容要求。
应将滤波电容放置在距离器件尽可能近的位置上，使其具有最大的采样效果。
5. 接地端口在接口的连接形式上，一般可以选用以太网连串和RJ45插座两种方案。
在接地端口的连接上，应选取好质量较高的接地砂纸，确保连接良好。
6. 电源供给在以太网接口的设计中，应考虑并满足器件的电源供给要求。
应选用超低噪声稳压器，以保证电源纹波的较低水平。
在电源供给的接口布线上，要避免与信号线并行，对于高频分立器件，应将滤波电容布置在它们的电源引脚附近。
以上是以太网电接口EMC设计指导书，设计人员在设计过程中需要避免一些错误，使其更符合EMC要求。
RJ45以太网口防雷设计总结
线过孔 < 表层走线 < 内层走线，因此当共模防护指标一定时，高压部分与低压部分的绝 缘距离应该为接地螺钉 > 电容、电阻焊盘 > 走线过孔 > 表层走线 > 内层走线。这是因
为螺钉整个为金属体，暴露面积比较大，容易成为放电通路。电容和电阻焊接两端表面为金
属，同时由于形状为长方体，有棱角，很容易形成尖端放电。过孔在网口部分有很多，表面
其次，网口防雷电路在器件选型和 PCB 设计过程中要注意以下几点： a，为了保证共模隔离耐压的承受能力，变压器需要满足初级和次级之间的交流绝缘耐 压不小于 AC1500V 的指标。 b，优先选择不带灯的 RJ45，要引灯的话，建议采用导光柱技术在芯片侧将指示灯的光 线引到面板上，避免指示灯控制信号穿越高压信号线和 Bob-Smith 电路所在的区域。 指示灯控制电路的限流电阻应放在控制芯片侧，位置靠近控制芯片，防止过电压直接对控制 芯片造成冲击。 c，以太网信号线按照差分线走线规则，保证阻抗匹配，并且一对差分线的长度尽量一 样长。 d，如果变压器前级（靠 RJ45 接头侧）有中间抽头并且采用 Bob-Smith 电路，即 75Ω 电阻加一个 1000pF 的接 PGND 的电容。建议电容选取耐压大于 DC2000V，电阻功率建议 选择 1/10W 的单个电阻，不宜采用排阻。 e，由于通过变压器的隔离特性完成共模防护，所以高压信号线（差分线和 Bob-Smith 电路走线）和其它信号线（指示灯控制线）、电源线、地线之间应该保证足够的绝缘，不存 在意外的放电途径。 最后，要达到高压区与低压区之间有效的隔离，就要重视二者之间的 PCB 走线设计。 在高压区，带高压的可能有：连接器管脚、布线、过孔、电阻焊盘、电容焊盘。带低压的可 能有：布线、过孔、电阻焊盘、螺钉。根据测试结果和分析，我们总结得到在网口 PCB 部 分高低压各种形式两两之间的绝缘耐压数据，具体如下表（表中给出的是高压与低压部分距 离为 10mil 时候的耐压情况）：
PCB设计经验总结大全
1.1PCB设计经验总结布局:总体思想：在符合产品电气以及机械结构要求的基础上考虑整体美观，在一个PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序。
1．印制板尺寸必须与加工图纸尺寸相符，符合PCB制造工艺要求，放置MARK点。
2．元件在二维、三维空间上有无冲突？3．元件布局是否疏密有序，排列整齐？是否全部布完？4．需经常更换的元件能否方便的更换？插件板插入设备是否方便？5．热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离？6．调整可调元件是否方便？7．在需要散热的地方，装了散热器没有？空气流是否通畅？8．信号流程是否顺畅且互连最短？9．插头、插座等与机械设计是否矛盾？10．蜂鸣器远离柱形电感，避免干扰声音失真。
11．速度较快的器件如SRAM要尽量的离CPU近。
12．由相同电源供电的器件尽量放在一起。
布线：1．走线要有合理的走向：如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高频/低频，高压/低压等...，它们的走向应该是呈线形的(或分离)，不得相互交融。
其目的是防止相互干扰。
最好的走向是按直线，但一般不易实现，避免环形走线。
对于是直流，小信号，低电压PCB设计的要求可以低些。
输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。
必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。
2．选择好接地点：一般情况下要求共点地，数字地与模拟地在电源输入电容处相连。
3．合理布置电源滤波/退耦电容：布置这些电容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。
在贴片器件的退耦电容最好在布在板子另一面的器件肚子位置，电源和地要先过电容，再进芯片。
4．线条有讲究：有条件做宽的线决不做细；高压及高频线应园滑，不得有尖锐的倒角，拐弯也不得采用直角，一般采用135度角。
地线应尽量宽，最好使用大面积敷铜，这对接地点问题有相当大的改善。
设计中应尽量减少过线孔，减少并行的线条密度。
5．尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线。
以太网接口电路POE接口电路设计
以太网接口电路POE接口电路设计1.接口类型：以太网接口有多种类型，包括RJ45、光纤和同轴电缆等。
根据需要选择合适的接口类型，并设计相应的电路。
2. 数据传输速率：根据以太网标准，常见的数据传输速率有10Mbps、100Mbps和1Gbps等。
根据所需的传输速率，设计相应的电路来支持高速数据传输。
3.接口保护：以太网接口通常需要提供过电流和过压保护，以防止外部干扰对电路的损害。
设计接口保护电路以确保接口的可靠性和稳定性。
4.电磁兼容性：以太网接口电路应具有良好的电磁兼容性，以减少干扰对其产生的影响。
采取适当的屏蔽和滤波措施，设计电路以提高电磁兼容性。
5.信号质量：以太网接口电路应确保传输的信号质量，以避免数据包的丢失或错误。
设计电路时，要考虑信号的传输特性，并采取合适的措施提高信号的质量。
在实际的以太网接口电路设计中，可以参考以下设计流程：1.确定接口要求：根据应用需求，确定接口的类型、传输速率和其他相关要求。
2.选择器件：根据接口要求选择合适的接口芯片和其他相关电子器件。
选择的器件应具有良好的性能和可靠性。
3.电路设计：根据器件的规格和接口要求进行电路设计。
根据接口的类型和传输速率，设计相应的电路，并包括接口保护和信号调整等功能。
4.PCB布局：根据电路设计完成PCB板的布局。
合理布局电路和元器件，以减少信号干扰和电磁辐射。
5.仿真和优化：通过电磁仿真软件对设计的电路进行仿真，分析信号的传输特性和性能。
优化电路设计，以提高接口的性能和可靠性。
6.制造和测试：根据最终设计完成PCB板的制造，并进行电路的测试和调试。
确保接口的正常工作和符合要求。
7.验证和认证：对设计的接口电路进行验证和认证。
验证电路是否满足接口标准和相关要求，并进行必要的调整和改进。
POE（Power over Ethernet）接口电路用于在以太网中同时传输数据和电力。
在设计POE接口电路时，需要考虑以下几个方面：1.电力需求：根据所需供电设备的功率需求，确定传输的电力范围。
网络接口(RJ45)布线设计简要说明
网络接口（RJ45 ）布线设计简要说明在嵌入式工控系统中，常用的是10Mbps/100Mbps网络接口。
但是由于CPU快速的发展，1000Mbps网络也开始在嵌入式系统中使用。
它们的通讯频率都是100BASE-TXS准：125MHz。
英创公司的ESM6802嵌入式主板，可以提供1000Mbps 网络接口，符合1000BASE-TO 标准。
对于10Mbps/100Mbps兼容网络，有2对差分信号线，TX（TX+、TX-）和RX（ RX+ RX），信号TX与RX是相互独立的信号线。
对于英创公司提供的1000Mbps网络，可以向下兼容10Mbps/100Mbps网络，使用4对差分信号线，数据传输时，会使用全部4对差分信号线。
所以对于PCB走线，要求更高。
然而不少的客户在对以太网端口进行布线设计时，并没有按照以太网信号的差分、阻抗要求进行设计，或者没有考虑网络端口的ESD相关问题，最终导致一部份设备会出现无法预期的异常，或出现损坏率很高的情况。
这篇文章会基于英创公司的嵌入式工控主板接口，简单描述网络接口设计时需要注意的地方，以提高产品的稳定与可靠性。
1、网络信号走线要求同于网络通讯常用的UTP CAT5e网线，在1Mhz-100Mhz频率下，为100欧阻抗，所以为了得到更好的信号传输特性，PCB板上的每对差分信号线也需要设计/生产为100欧阻抗。
例如，在ESMARC EV沖，每对网络差分信号线的线宽为7mil，线距为8mil，在PCB加工生产说明文档/邮件中，就提出阻抗要求：（线宽-线距-线宽）7mil-8mil-7mil，阻抗100欧。
一般情况下，PCB厂家会根据你的要求，重新调整铜皮，使信号线的阻抗在要求值的+/-10以内，即可满足要求。
为了保证高频差分信号线上的信号相位差足够小，需要尽可能保证每一对差分信号线长一致，或控制最大线差长度。
对于网络通讯信号线，将信号线最大长度差控制在+/-25mil以内即可。
以太网接口设计技巧
以太网接口设计技巧1. 满足吞吐量需求：根据实际使用环境和网络负载，选择合适的以太网接口速率和带宽，确保能够满足吞吐量需求。
常见的以太网接口速率包括10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps等。
如果需求较高，可以考虑使用双绞线接口、光纤接口或高速以太网接口。
2.网络协议支持：以太网接口设计要考虑支持的网络协议，如IP协议、TCP协议、UDP协议等。
确保以太网接口能够兼容常用的网络协议，并能够进行数据包的正确解析和处理，以保证数据的完整性和可靠性。
3.抗干扰能力：以太网接口设计时要考虑抗干扰能力，避免外部信号对数据传输造成干扰。
可以采用屏蔽接口、差分信号传输和滤波电路等技术手段，提高以太网接口的抗干扰能力。
4.自适应速率：为了适应不同的网络环境和负载需求，以太网接口设计中可以加入自适应速率的功能。
即根据实际网络负载和带宽情况，动态调整以太网接口的速率和带宽，提高网络性能和资源利用率。
5.容错设计：以太网接口设计时要考虑容错能力，避免因单点故障导致整个网络中断。
可以采用网络冗余、链路聚合和设备备份等技术手段，提高以太网接口的容错能力。
6. QoS支持：为了保证网络中关键应用的性能，以太网接口设计中可以支持QoS（Quality of Service）服务。
通过对不同类型的数据包进行优先级处理和调度，保证关键应用的带宽和延迟需求。
7. DMA技术：采用DMA（Direct Memory Access）技术可以提高以太网接口的数据传输效率。
通过直接访问主存储器，减少CPU的参与，加快数据传输速度，并释放CPU资源用于其他计算任务。
8.简化驱动程序：以太网接口设计时要考虑简化驱动程序的开发和维护工作。
可以提供易用的API和标准接口，帮助开发人员快速开发和集成以太网接口驱动程序。
9.功耗优化：以太网接口设计中可以考虑功耗优化，减少不必要的能源消耗。
可以采用低功耗模式、动态功耗管理和智能唤醒等技术手段，降低以太网接口的功耗，延长电池寿命。
基于千兆以太网的光远传接口模块硬件设计
基于千兆以太网的光远传接口模块硬件设计作者：罗振宇来源：《科学与财富》2016年第12期摘要：千兆以太网（Gigabit Ethernet，GbE）是快速以太网（Fast Ethernet）的扩展，速率可达1000Mb/s。
本文旨在以千兆以太网为基础，介绍一种光接口和有线远传接口的收发模块的硬件设计方法。
本文首先介绍了光远传接口模块的功能并提出硬件设计理念、子模块设计思想，然后重点介绍原理图和PCB设计中所需处理的细节，最后还分析和高速信号在实际设计中所面临的问题及其解决方法。
关键字：千兆以太网、光接口、有线远传接口、硬件设计、高速信号处理1 绪言随着信息技术发展，现代军事通信领域对信道带宽的要求越来越高，传统的百兆以太网（Fast Ethernet）逐渐无法满足图像信息传输等方面的要求。
基于千兆以太网（Gbit Ethernet）的光纤信道的传输技术是实现和满足信道和网络环境需要的最好连接。
光纤通道连接距离很远，可达到10千米，并具有优良的扩展能力，在其仲裁环路，最多可接126个设备，交换结构可连接1600万设备，而且可以提供更高的带宽，极大地满足了现代军事通信对存储、传输速度的要求。
在加上它使用灵活、系统稳定等特点，使它的应用范围变得十分广阔。
原本为光纤通道指定的标准GBIC（GigaBit Interface Converter）光收发模块，因其自身的技术特点发展为支持千兆以太网并且成为其事实上的接口标准，并在一定的时期内占据千兆数据设备市场。
但随着用户对产品低成本、高的端口密度的要求，产生了SFF（Small Form Factor）收发器，它使LAN系统光纤端口的密度比现有光纤网络部件提高了一倍。
本文旨在设计一种基于千兆以太网的光接口和有线远传接口的收发模块，实现光信号到以太网信号、远传信号到以太网信号的转换和控制。
2 光远传接口模块介绍2.1 光远传接口模块功能介绍光远传接口模块用于实现车通系统有线远传信号和光信号的接入、处理和转换功能，具有协议处理、数据交换、通信控制等能力，目前主要实现车内与车下之间的话音和数据通信。
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±)。
以太网接口电路电路设计
电路设计的重要性
功能性
能效性
以太网接口电路设计的好坏直接影响 到数据传输的稳定性和效率，是实现 可靠通信的关键。
在节能减排日益重要的背景下，电路 设计的能效性也显得尤为重要，能够 降低能耗，减少对环境的影响。
兼容性
良好的电路设计能够确保与各种不同 的以太网设备和标准之间的兼容性， 提高系统的互操作性和扩展性。
以太网接口电路的组成
物理层
负责传输比特流，包括信号的 调制解调、信号的转换等。
数据链路层
负责数据的链路层协议，包括 MAC地址、帧格式等。
网络层
负责数据的网络层协议，包括 IP地址、路由等。
应用层
负责应用程序的通信协议，如 HTTP、FTP等。
以太网接口电路的工作原理
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数据传输
以太网接口电路通过双绞线或光纤等传输介质传 输数据，采用曼彻斯特编码方式对数据进行编码 和解码。
详细描述：该设计注重节能环保，通过优化电路设计和采用低功耗元器件，降低以 太网接口电路的功耗，延长设备使用寿命。
技术特点：采用低功耗以太网控制器芯片，降低功耗；支持动态功耗管理，根据实 际需求调整功耗；符合绿色环保标准，减少对环境的影响。
案例三：高可靠性以太网接口电路设计
总结词：稳定可靠
详细描述：该设计以提高可靠性为目标，通过冗余设计、 故障检测和恢复等措施，确保以太网接口电路在复杂环境 下的稳定可靠运行。
电路元件的选择与布局
元件选择
根据电路需求，选择合适 的元件，如以太网控制器、 电阻、电容、电感等。
元件布局
合理安排元件的位置，确 保电路板布局紧凑、美观， 同时便于元件之间的连接 和信号传输。
元件参数
核实元件的参数是否符合 电路需求，如耐压、电流 容量等。
PCB设计经验总结报告（共5篇）
PCB设计经验总结报告（共5篇）第一篇：PCB设计经验总结报告1、走线宽度：铜箔的宽度只与电流有关，与电压无关。
1mm铜箔可通过1A电流，如果电流很大，不建议大幅度增加铜箔宽度，可以在铜箔中间镀锡。
电压高的话，只需增加与邻近铜箔的距离，无需调整铜箔宽度，必要时可以在覆铜板上开槽以增加耐压强度。
2、覆铜切换到要铺铜的层，按p再按G，在设置中选择网络，勾选去死铜，选择全铜或风格铜并设置风格大小，完毕后圈出你要覆的区域后右键，OK3、铜模厚度常见的都是12微米，18微米，35微米（行业内叫做1OZ）；有些特别需求的还有7微米，9微米，甚至厚的还有70微米的，看你具体何种用途？铜箔厚一般用来走大电流，但是越厚的铜箔越难制作精细线路，现在手机里面的控制板一般是75微米线宽间距，所以手机PCB用的铜厚一般是35微米多第二篇：pcb设计！1.DOS版Protel软件设计的PCB文件为何在我的电脑里调出来不是全图?有许多老电子工程师在刚开始用电脑绘制PCB线路图时都遇到过这样的问题，难道是我的电脑内存不够吗? 我的电脑可有64M内存呀!可屏幕上的图形为何还是缺胳膊少腿的呢?不错，就是内存配置有问题，您只需在您的CONFIG.SYS文件(此文件在C:根目录下，若没有，则创建一个)中加上如下几行，存盘退出后重新启动电脑即可。
DEVICE=C:WINDOWSSETVER.EXEDEVICE=C:WINDOWSHIMEM. SYSDEVICE=C:WINDOWSEMM386.EXE 160002.如何确定大电流导线线宽?请见1989年国防工业出版社出版的《电子工业生产技术手册》Vol12中的图形说明。
3.为何要将PCB文件转换为GERBER文件和钻孔数据后交PCB厂制板?大多数工程师都习惯于将PCB文件设计好后直接送PCB厂加工，而国际上比较流行的做法是将PCB文件转换为GERBER文件和钻孔数据后交PCB厂，为何要“多此一举”呢?因为电子工程师和PCB工程师对PCB的理解不一样，由PCB工厂转换出来的GERBER文件可能不是您所要的，如您在设计时将元件的参数都定义在PCB文件中，您又不想让这些参数显示在PCB成品上，您未作说明，PCB厂依葫芦画瓢将这些参数都留在了PCB成品上。
rgmii pcb设计规则
rgmii pcb设计规则RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface）是一种常用于以太网物理层接口的标准，用于将以太网MAC层与PHY层之间的数据传输。
在设计RGMII PCB时，需要遵循一些规则和准则，以确保电路板的性能和可靠性。
本文将介绍一些常见的RGMII PCB 设计规则。
1. 时钟信号布线规则：在RGMII接口中，时钟信号是非常重要的，因为它用于同步数据传输。
时钟信号应该被视为差分信号，严格控制时钟和信号线的长度，以保持信号的完整性。
时钟线应该尽量短，并使用相同的长度进行布线，以确保两个时钟边沿的到达时间一致。
2. 线长匹配规则：在RGMII接口中，数据和时钟线应该尽量匹配长度，以确保数据传输的稳定性。
在布线过程中，可以使用层间交叉和微调来调整线长，以确保所有信号线的长度相等或非常接近。
3. 差分对布局规则：在RGMII接口中，数据线和时钟线都是差分信号对。
为了减少信号的串扰和噪声干扰，应将差分信号对保持在一起，并且在布局时应遵循相同的规则。
同时，差分对之间应保持足够的间距，以避免相互之间的干扰。
4. 地线布局规则：在RGMII接口中，地线的布局非常重要。
地线应该尽量短，而且应该与信号线和时钟线保持相等的长度。
地线需要提供充足的回流路径，以确保信号的可靠传输和抑制噪声。
5. 终端电阻规则：在RGMII接口中，终端电阻的布置和选择对信号完整性至关重要。
终端电阻应与信号线和时钟线匹配，并且应正确选择阻值。
通常，常用的终端电阻阻值为50欧姆。
6. 层间堆叠规则：在RGMII PCB设计中，可以使用多层布线来优化信号传输和阻抗控制。
可以将信号线和电源线放置在内层，地线放置在外层，以提供良好的屏蔽和抗干扰能力。
7. 电源和地平面规则：在RGMII PCB设计中，应提供充足的电源和地平面，以确保信号的稳定性和抗干扰能力。
电源和地平面应铺设整个电路板，并使用足够的电源和地连接。
以太网EMC接口电路设计及PCB设计
以太网EMC接口电路设计及PCB设计我们现今使用的网络接口均为以太网接口，目前大部分处理器都支持以太网口。
目前以太网按照速率主要包括10M、10/100M、1000M三种接口，10M应用已经很少，基本为10/100M所代替。
目前我司产品的以太网接口类型主要采用双绞线的RJ45接口，且基本应用于工控领域，因工控领域的特殊性，所以我们对以太网的器件选型以及PCB设计相当考究。
从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC（Media Access Controlleroler）控制和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成。
大部分处理器内部包含了以太网MAC控制，但并不提供物理层接口，故需外接一片物理芯片以提供以太网的接入通道。
面对如此复杂的接口电路，相信各位硬件工程师们都想知道该硬件电路如何在PCB上实现。
下图1以太网的典型应用。
我们的PCB设计基本是按照这个框图来布局布线，下面我们就以这个框图详解以太网有关的布局布线要点。
图1 以太网典型应用1.图2网口变压器没有集成在网口连接器里的参考电路PCB布局、布线图，下面就以图2介绍以太网电路的布局、布线需注意的要点。
图2 变压器没有集成在网口连接器的电路PCB布局、布线参考a)RJ45和变压器之间的距离尽可能的短，晶振远离接口、PCB边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件周围，PHY层芯片和变压器之间的距离尽可能短，但有时为了顾全整体布局，这一点可能比较难满足，但他们之间的距离最大约10~12cm，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去；b)PHY层芯片的电源滤波按照要芯片要求设计，通常每个电源端都需放置一个退耦电容，他们可以为信号提供一个低阻抗通路，减小电源和地平面间的谐振，为了让电容起到去耦和旁路的作用，故要保证退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路面积尽量小，保证引线电感尽量小；c)网口变压器PHY层芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最小；d)网口变压器接口侧的共模电阻和高压电容靠近中心抽头放置，走线短而粗（≥15mil）；e)变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈用单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。
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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
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（ , 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 -> 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：
SLIC
用户接口
芯片
RINGER
CODEC 控制系统和其它电路
TIP
RING
Telephone
线路
保护点
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，对于板内主要为的信号而言，这样的高压信号很容易干扰其他弱信号，所以
布局是，电话口的器件尽量离其他器件远一点，布线时，两根电话线之间的间距也尽量宽，布线也要尽量粗，尤其注意板内其他器件或信号应该远离铃流输出信号。