以太网收发电路设计方案详解

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。

WiFi收发器的电源和接地设计

WiFi收发器的电源和接地设计一：电源布线和电源旁路的基本原则设计RF电路时，电源电路的设计和电路板布局常常被留到高频信号通路的设计完成之后。

对于没有经过深思熟虑的设计，电路周围的电源电压很容易产生错误的输出和噪声，从而对RF电路的系统性能产生负面影响。

合理分配PCB的板层、采用星形拓扑的VCC引线，并在VCC引脚加上适当的去耦电容，将有助于改善系统的性能，获得最佳指标。

合理的PCB层分配便于简化后续的布线处理，对于一个四层PCB (WLAN中常用的电路板)，在大多数应用中用电路板的顶层放置元器件和RF引线，第二层作为系统地，电源部分放置在第三层，任何信号线都可以分布在第四层。

第二层采用不受干扰的地平面布局对于建立阻抗受控的RF信号通路非常必要，还便于获得尽可能短的地环路，为第一层和第三层提供高度的电气隔离，使得两层之间的耦合最小。

当然，也可以采用其它板层定义的方式(特别是在电路板具有不同的层数时)，但上述结构是经过验证的一个成功范例。

大面积的电源层能够使VCC布线变得轻松，但是，这种结构常常是导致系统性能恶化的导火索，在一个较大平面上把所有电源引线接在一起将无法避免引脚之间的噪声传输。

反之，如果使用星形拓扑则会减轻不同电源引脚之间的耦合。

图1给出了星形连接的VCC布线方案，该图取自MAX2826IEEE 802.11a/g收发器的*估板。

图中建立了一个主VCC节点，从该点引出不同分支的电源线，为RF IC的电源引脚供电。

每个电源引脚使用独立的引线，为引脚之间提供了空间上的隔离，有利于减小它们之间的耦合。

另外，每条引线还具有一定的寄生电感，这恰好是我们所希望的，它有助于滤除电源线上的高频噪声。

图1. 星形拓扑VCC布线使用星形拓扑VCC引线时，还有必要采取适当的电源去耦，而去耦电容存在一定的寄生电感。

事实上，电容等效为一个串联的RLC电路，如图2所示，电容在低频段起主导作用，但在自激振荡频率(SRF) 之后，电容的阻抗将呈现出电感性。

1000BASE-T千兆以太网双绞线收发技术

1000BASE-T千兆以太网双绞线收发技术1．引言目前，1000BASE-T双绞线收发模块已被广泛应用在千兆以太网中。

1000BASE-T双绞线收发模块能在现有的第5类双绞线中实现千兆位的传输，将传统的十/百兆位以太网连接平滑升级到千兆位以太网，大大降低了以太网升级成本。

光通信模块制造商飞博创公司已在国内领先推出具有自动协商功能的1000BASE-T双绞线收发模块，该收发模块采用世界流行的SFP迷你封装，能广泛应用于国内外著名厂商提供的千兆以太网通信产品中。

1000Base-T要点：4对线全都使用（全双工）全双工运行网络设备需要串扰/回声消除技术超5类及更高的布线系统都可以支持4级编码（PAM-5）每个信号电平代表2比特每秒发送125M符号与100Base-Tx符号速率相同降低噪声的干扰每对线支持250Mbps的数据速率（每个方向）2．千兆以太网传输技术简介IEEE802.3协议族规范了四种媒质可以承载千兆以太网的传输（见图一），表一则列出了信号在这四种媒质中的传输距离。

1000BASE-T技术以其简单和低廉的升级方式而倍受广大网络使用者的亲眯，1000BASE-T接口已成为各大网络设备供应商的必备接口。

以下将简要介绍1000BASE-T关键技术。

图 1 - 千兆以太网传输协议族表 1 - 千兆以太网不同传输媒质比较3．1000BASE-T关键技术1000BASE-T的承载媒质是第5类双绞线。

第5类双绞线由ANSI/EIA//TIA-568-A 定义，是现在应用最广泛的以太网传输媒质。

在第5类双绞线上传输千兆位的信号，设计者将面临巨大的挑战，这些挑战来自于线缆信号的衰减，回波及串扰（见图二）。

衰减是由于线缆阻抗而引起的能量的减少，并随着频率的升高而增大。

回波是由于信号的双向传输而引起的，即发射信号和接收信号都在同一对线中进行。

我们通常用回波损耗来测量回波带来的影响。

串扰是指相邻线对间信号的相互干扰，分为近端串扰和远端串扰。

小区宽带以太网接入设计方案_毕业设计

小区宽带以太网接入设计方案摘要随着宽带网络应用的发展,宽带接入技术成为目前比较活跃的技术领域。

一些接入技术已经开始应用,如ADSL 、HFC 等。

但是,这些技术的成本较高,不易被广泛采用。

本文主要讨论广泛应用且成本低廉的以太网技术,以及如何将其应用于宽带接入网络。

最后提出解决方案并得出相应的结论。

以太网是现在使用最广泛的局域网技术。

由于其简单、成本低、可扩展性强、和IP 网能够很好地结合等特点，以太网技术的应用正从企业内部网络向电信网领域迈进。

以太网接入是指将以太网技术和综合布线相结合，作为电信网的接入网，直接向用户提供基于IP的多种业务的传送通道。

以太网技术的实质是一种二层的媒质访问控制技术，能够在五类线上传送，也能够和其他接入媒质相结合，形成多种宽带接入技术。

以太网和无源光网络相结合，产生EPON技术。

光纤传输无疑是目前最理想的传输手段。

本文的设计方案就是利用光纤传输技术与以太网接入技术，将二者结合得到光以太网EPON并将其应用于城市小区的宽带接入。

关键字：以太网，宽带，接入，EPON目录1 以太网宽带接入的现状及走向 (1)1.1宽带以太网的发展现状 (1)1.1.1宽带以太网接入的优势 (1)1.1.2宽带以太网接入存在的问题 (2)1.2新技术将推动以太网接入的发展 (4)1.3宽带接入对以太网设备的要求 (7)1.4宽带接入对以太网管理的要求 (7)1.4.1 安全管理 (7)1.4.2 用户管理 (8)1.4.3 业务管理 (9)1.5宽带以太网接入的发展前景 (10)2 以太网宽带接入的原理 (11)2.1概述 (11)2.2宽带以太网的关键技术 (12)2.2.1以太网新业务 (12)2.2.2 以太网新业务的关键技术 (14)2.3宽带以太网的相关协议标准 (15)2.3.1 IEEE 802.3协议介绍 (15)2.3.2 IEEE 802.3ah协议 (16)3 光以太网EPON (20)3.1概述 (20)3.2EPON的系统结构 (21)3.3EPON的协议模型 (24)3.4EPON的技术难点 (25)3.4.1 系统同步 (25)3.4.2 ONU的自动识别 (25)3.4.3 EPON中TDM业务的传输 (26)3.4.4 EPON中的信息安全的考虑 (26)3.4.5 EPON中的以太网管理 (26)3.5EPON的特点 (27)4 小区宽带以太网接入设计方案 (28)4.1问题的提出及规划设计原则 (28)4.2设备选型 (28)4.3设计方案 (29)4.4功能实现 (32)4.5安全性研究 (33)致谢 (38)致谢 (38)参考文献 (39)1 以太网宽带接入的现状及走向1.1 宽带以太网的发展现状1.1.1宽带以太网接入的优势以太网是现在使用最广泛的局域网技术。

以太网通信接口电路设计规范

以太网通信接口电路设计规范1.通信标准选择：以太网通信接口电路设计应符合IEEE802.3标准，并根据具体应用场景选择适当的以太网标准，如10BASE-T、100BASE-TX或1000BASE-T。

2.电路布局设计：以太网通信接口电路布局应遵循信号完整性原则，电源和地线应分开布局，采用合适的终端电阻和衰减器以减少信号反射和串扰。

电路板上的噪声源应尽量避开关键信号传输路径。

3.信号线设计：以太网通信接口电路应采用高速差分信号线传输数据，信号线的长度应尽量短，保持相同长度以减小信号延迟和失真。

信号线的阻抗应匹配传输线特性阻抗以确保信号传输的完整性。

4.EMI设计：以太网通信接口电路应采取合适的电磁干扰（EMI）抑制措施，如添加滤波器、电源线柔性涂层和屏蔽罩等，以减少电磁辐射和敏感器件对外界电磁干扰的敏感性。

5.電源设计：以太网通信接口电路设计应确保电源电压稳定，并避免电源波动和噪声对接口电路的干扰。

为了提高系统的稳定性和抗干扰能力，可以采用分离式电源或添加稳压电路等措施。

6.技术参数要求：以太网通信接口电路的设计应满足相关技术参数的要求，如传输速率、最大传输距离、带宽等。

设计人员应仔细考虑电路组件的选型和参数设置，确保在实际应用中能够稳定可靠地工作。

7.抗干扰性能测试：以太网通信接口电路设计完成后，应进行抗干扰性能测试，包括共模噪声、差模噪声和电磁干扰等方面的测试，以确保接口电路可以在复杂的工作环境中正常工作。

8.安全性设计：以太网通信接口电路应考虑安全性设计，包括对传输数据的加密和解密、身份验证、访问控制等安全措施的支持。

总之，以太网通信接口电路设计规范旨在确保以太网通信接口电路的稳定性、可靠性和安全性。

设计人员应根据具体应用需求和相关标准要求，合理选择电路布局、信号线设计和EMI抑制等方面的措施，并通过测试和验证确保接口电路的性能符合预期。

以太网收发电路设计方案详解

以太网收发电路设计方案详解以太网收发电路由RJ45接口、耦合变压器、以太网收发器，以及收发器与调制驱动电路、接收解调电路之间的接口组成。

其中以太网收发器是核心单元，直接决定了系统的工作性能。

以太网收发器IP113IP113是二端口10/100Mbps以太网集成交换器，由一个二端口交换控制器和两个以太网快速收发器组成。

每个收发器都遵守IEEE802.3、IEEE802.3μ、IEEE802.3x规则。

为帧缓冲保留了 SSRAM，可以存储1K字节的MAC地址，全数字自适应调整和时序恢复，基线漂移校正，工作在10/100baseTX 和100baseFX的全双工/半双工方式。

使用2.5V单电源，25MHz单时钟源，0.25μm工艺，128脚PQFP封装。

Port1的速率是自适应调整的结果，因而不需要外加存储器以缓冲数据包。

每个端口都有自己的接收缓冲管理、发射缓冲管理、发射排队管理、发射MAC和接收MAC。

各个端口共享一个散列单元、一个存储器接口单元、一个空缓冲管理器和一个地址表。

图2 IP 113内部原理框图主要由以太网收发芯片IP113、专用配置芯片EEPROM 93C46(＄0.1900)、LED显示矩阵，以及IP113的Port1与TP模块、Port2与FX模块之间的接口组成。

IP113支持很多功能，通过设置适当的参数满足不同的需要，既可以由特定的管脚设定，也可以用EEPROM配置。

为提高系统的整体性能，这里采用专用串行EEP ROM93C46(＄0.1900)芯片。

系统复位时，管脚LED_SEL［1:0］分别作为93C46(＄0.1900)的时钟EESK和片选EECS，BP_KIND［1:0］分别作为93C46(＄0.1900)地址EEDI和数据输出EEDO，将93C46(＄0.1900)内部的参数读入IP113内部的寄存器。

复位结束后，这些管脚均变成输入信号，以使IP113脱离93C46(＄0.1900)而独立工作。

嵌入式系统以太网接口电路设计毕业设计

1 引言1.1研究背景及意义随着微电子技术和计算机技术的发展，嵌入式技术得到广阔的发展空间，特别是进入20世纪90年代以来，嵌入式技术的发展和普及更为引人注目，已经成为现代工业控制、通信类和消费类产品发展的方向，在通信领域，众多网络设备如VOIP，WirelessLAN，ADSL等都包含有大量嵌入式技术的成份，广播电视在向数字化的趋势发展，DVB，DAB技术也逐渐在全面推广起来，个人消费类产品，如PDA、数码相机、MP3播放器等产品都离不开嵌入式技术的支持，嵌入式技术在ATM、可视电话、汽车的ABS等产品中也都有大量的应用，此外，军事领域之中也处处可见嵌入式技术的身影，如单兵信息终端，便携式保密机，战场指挥系统等，可以说，嵌入式系统已经渗透到人们日常生活以至国家安全防御体系之中[1]。

嵌入式技术发展的核心是嵌入式微控制芯片技术的发展，当今微控制芯片功能变得越来越强，种类更为繁多，如MIPS，PowerPC，X86，ARM，PIC等，但这些嵌入式处理器受到价格以及兼容性等因素要求的限制，应用状况有所不同，MIPS和PowerPC处理器市场定位较高，对于成本敏感的应用并不合适，而x86系列处理器要与8068、286、386等保持兼容性，使用相同的指令集，从而限制了CPU系统性能的提高，当今嵌入式领域中使用最为广泛的是基于ARM体系结构的嵌入式处理器，其占据了80％以上的32位嵌入式处理器市场份额，从发展之初至今，ARM公司已经推出ARM7，ARM9，ARM9E，ARM10，SecurCore以及Intel的StrongARM和Xscale等一系列的产品。

这些不同版本的处理器内核，虽一脉相承，但应用背景不同，例如，ARM7系列处理器针对功耗和陈本要求比较苛刻的应用而设计的；而ARM9系列处理器主要应用于下一代的无线设备；SecurCore则是专为安全设备而定制的[2]。

技术的发展要与实际应用相结合，才能体现出技术进步的价值，嵌入式系统的发展正如日中天，基于ARM核嵌入式微处理器的以太网的嵌入式控制实现也正在国内外如火如荼的展开，以太网在实时操作、可靠传输、标准统一等方面的卓越性能及其便于安装、维护简单、不受通信距离限制等优点，已经被国内外很多监控、控制领域的研究人员广泛关注，并在实际应用中。

千兆位以太网光纤收发器应用电路设计

千兆位以太网光纤收发器应用电路设计
快速以太网光纤收发器不仅大大简化局域网的设计，而且可以保护原有铜缆LAN 设备的投资，成为当前市场的迫切需要。

光纤收发器可让设计者
实现单模千兆位以太网应用的解决方案。

该产品由三部分构成：光发射器、光接收器以及内置双工SC 连接器的机盒。

发射器包含一个符合GE LX 规范的1300nm 激光器，它是由一个定制的、硅双极IC 驱动的，将差分PECL 逻辑信号变换为激光二极管模拟驱动信号。

接收器含有一个InP PID 光电二极管，它与一个定制的硅双极跨导型前置放大器IC 安装在一起，并连接至后置放大器
与数字化电路。

后置放大器中设置的信号检测电路，一旦检测到有用的光信号就提供一个PECL 逻辑高信号，这个单端PECL 输出通过一个负载驱动标准PECL 输出。

机盒由高强度、抗热、抗化学腐蚀和良好阻燃性的塑料制成，整体设计有极高的抗干扰和EMI 性能。

数据线互连
该收发器可直接与+5V PECL 信号互连。

发射器输入是直流耦合至激光器驱动电路的，亦即在输入处，并未设置电容耦合终端电阻。

激光器的驱动电路也是直流耦合的，使各种占空比数据图形的输出光功率相对地平衡。

如果数据具有长又连续的状态时间，输出光功率则会渐渐地将其平均值改变至它的预设值。

在接收器部分，前置放大器与后置放大器之间是交流耦合的，而后置放大器输出的实际数据是直流耦合至各自的输出引脚。

信号检测输出是单端、
+5V PECL 信号，也是直流耦合至它的输出引脚。

当然，在收发器与支持的物理层集成电路之间应设置正确的互连电路，图1 是推荐的接口电路。

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。

一种1.8V 10／100 Mb／s以太网物理层发送电路

器阵列（ａｈａｒｙ．存器用来改善ＤＡ１ｔｒａ）锁ｃＣ的动态特性以减少输出电平转换时的毛刺．锁存器阵列的输出
再去控制电流源的打开或关闭．电流转电压模块（ｅｖｉ）ｉｆｂｓ将外部电流偏置产生的参考电流转变为电压ｒ２ａ
也设计了一个具有非对称上升下降沿的锁存器来消除毛刺．
１１／０／以太网物理层发送系统基本框架０１０Ｍｂｓ
图１为发送系统框图．半双工条件下，一对双绞线用来发送数据，一对用来接收数据，ＯＲ控制另ＸＶ发送波形的输出通道，Ｅ用来选择工作模式．０／模式下，自ＭＩ媒质无关接口）４位并行ＭＳＬ１０Ｍｂｓ来Ｉ（的数据在２ｚ５ＭＨ时钟下送入物理层发送系统，得到１０Ｍｂｓ０／的数据，然后经过４５ＢＢ冗余编码，４ｉ符将ｔｂ号转变为５ｉ再经过扰码（ｃｍｌ）ｔｂ，ｓａｂｒｒｅ后在１５２ｚＭＨ时钟下传送，即编码后的数据速率为１５Ｍｂｓ最后２／，通过ＭＬ一码将５ｉ符号转变为３电平信号，Ｔ３ｔｂ并通过ＤＣ输出符合要求的波形．０／模式只有曼彻Ａ１ｓＭｂ斯特编码（ｎｈｓｒｎｏｅ）且时钟频率为８ｚ电流参考源用来给ＤＣ提供４Ｍａｃｅｔｃｄｒ，ｅｅ０ＭＨ．Ａ路相同大小的偏置电流；锁相环及时钟发生电路（ＬＰＬ＆ｃｃｎｒｏ）ＤＣ提供８时钟，ｌｋｅｅａｒ为Ａｏｇｔ相用来控制输出波形的上升下
收稿日期：０５０．５２０ —８２
基金项目：国家“ 八六三” 计划资助项目（０３Ａ１１６）２０ＡＺ１０作者简介：陶成（９７）男，士研究生；１７一，硕通讯联系人李

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
1 2 3
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。

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。

万兆以太网物理层收发系统设计和集成电路实现的研究

东南大学博士学位论文千兆/万兆以太网物理层收发系统设计和集成电路实现的研究姓名：***申请学位级别：博士专业：电路与系统指导教师：***20040401第五章时分复用并串转换电路设计５．１．３电路的实现和测试上述所设计的并串转换集成电路共采用近２０００只ＭＯｓ管，为了使面积达到最优以降低产业化生产的成本，芯片版图设计采用自底向上的全定制设计方法。

因为在仿真优化的基础上，超高速集成电路的版图设计既决定了芯片的最终性能，又体现出芯片的设计思想，且版图布线方案对信号的传播延时影响显著。

为此，作者首先利用多层金属工艺，在局部采用尺寸较小的第一层金属作为互连线，而将长距离的互连线采用较宽的上层金属加以实现，从而可达到缩短信号传播延时的目的。

其次，将互连线等长度地分割成若干段，并在相邻两段之间加入最优化尺寸的驱动电路，以避免信号时延随互连线长度呈平方率增长。

除注意时延特性外，作者还进行了ＭＯｓ管的叉指状布局设计以减小寄生参数，使单元模块具有对称性和可重用性，以提高版图的设计效率。

同时为了便于使用微波探针进行在晶圆（ｏｎ—ｗａｆｅｒ）测试，并减小信号反射，在芯片的接口电路还设计有静电保护以及５０Ｑ匹配功能【５１２｛１３】。

考虑到目前国内所能提供的制造工艺，以及使具有自主知识产权的芯片在国内便于产业化，芯片采用了ＴＳＭｃ公司的Ｏ．３５ｕｍｃＭＯｓ工艺加以制作。

芯片照片如图５．７所示。

其中Ａ和Ｂ所示区域为两个５：１并串转换电路，从芯片照片中可清晰看到易重用电路设计的实现。

而ｃ所示区域则完成奇数路数据和偶数路数据的高速并串转换，产生Ｇｂｐｓ串行数据。

Ｄ所示区域是时钟分频电路，产生占空比为ｌ：４的分频时钟。

该芯片面积为６．１ｍｍ＋３．９６ｍｍ。

键合测试照片如图５．８所示。

｝图５．７１．２５Ｇｂｐｓ速率’１０：ｌ并串转换电路芯片照片一．一一苎型堂墼叁！竺塑毫一：＝Ｉ＝＝：＝一图５．８１．２５Ｇｂｐｓ速率ｌＯ：１并串转换电路芯片键合测试的ｊ！ｌｉ片该芯片流片成功后，利用ＡＤⅥ削ＴＥｓＴＤ３１８６信号发生器提供的时钟和数据信号，在ＣａｓｃａｄｃＭｉｃｒｏｔｅｃｈ公司的芯片测试台上进行了芯片功能测试。

一种以太网收发通路增距传输的实现

一种以太网收发通路增距传输的实现摘要由于嵌入式以太网设备在长距离传输上受限，不能适应远端网络传输场景，本文设计一条以太网物理层收发通路，使其能够应用在十兆、百兆自适应传输速率的芯片中。

数据流在物理层上进行回环，计算带宽和链路中数据包数量来验证传输能力。

与现有的以太网收发通路相比，该通路的远距离传输能力较强，经测试最大稳定传输距离可达到170米，可在一定程度上解决在现实科研生产过程中节点之间距离制约的问题，为科研生产提供更多可能性。

关键词以太网；PHY；增距传输随着嵌入式以太网技术的高速发展，嵌入式以太网在智能监控、智能制造、自动化测试系统等嵌入式芯片系统中广泛应用[1]。

特别在智慧海洋领域中，数字化水平逐步提高，嵌入式设备均需要网络的支撑[2]。

采用网线连接的嵌入式以太网目前较多使用超五类线（CAT 5e），超五类双绞线的衰减和串扰更小，可提供更坚实的网络基础[2-3]。

然而网络信号在双绞线上的传输，必然要受到电阻和电容的影响，导致网络信号的衰减和畸变，影响信号的稳定传输。

当网线长度超过100米时，不能及时检测冲突，因冲突而受破坏的信息包在链路中传送且被接收方接收。

由于无法通过验证，信息包被丢弃，此时重发机制未被激活，数据包产生丢失[4-5]。

为了解决以太网传输距离的限制问题，本文基于 IEEE802.3 标准以太网协议[6]的相关内容，设计一条长距离物理层收发通路。

该通路能够满足增距传输，最高稳定传输距离可达到170米，且链路中丢包率较低。

1系统架构本文设计一条传输链路，并测试其150米以上远距离传输能力，传输链路的系统构成如图1所示。

数据流由PC端生成，由于PC端传输距离最大为100米，无法满足测试超过150米长距离传输的要求，因此采用两个DP83T510E-EVM[7]开发板配合测试。

DP83T510E-EVM开发板服从802.3协议并支持10BASE-TX标准以太网协议，无差错数据传输距离可以达到200米以上。