以太网通信接口电路设计规范
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。
基于FPGA的千兆以太网端口通信的设计
设计思路
设计需求：本次演示旨在设计一个具有十个端口的千兆以太网接口，以满足 高数据传输速率和多任务处理的需求。
设计原理：基于FPGA的十端口千兆以太网接口的设计原理是利用FPGA的并行 处理能力，将十个千兆以太网物理层（PHY）芯片与FPGA集成在一起，实现高速 数据传输。
逻辑实现：通过FPGA编程语言（如VHDL或Verilog）实现逻辑设计，完成十 个端口的千兆以太网接口的配置和管理。
另外，我们还需要定义一个以太网帧的发送模块。该模块包括一个外部存储 器接口、一个封装模块和一个曼彻斯特编码器。当需要发送一个数据帧时，外部 存储器接口会从存储器中读取数据并将其传递给封装模块。封装模块会将数据封 装成一个以太网
帧，然后将其传递给曼彻斯特编码器。曼彻斯特编码器会将数字信号转换为 模拟信号，以便在物理层上进行传输。
结论
基于FPGA的十端口千兆以太网接口的设计与实现具有重要的应用价值和优势。 在硬件设计中，通过选用高性能的PHY芯片和优化信号完整性分析等措施，提高 了数据传输的稳定性和可靠性。在软件设计中，实现了以太网协议栈和TCP/IP协 议，
并添加了异常处理机制。经过严格的测试和验证，设计的接口具有高性能、 高稳定性、高可靠性等特点，适用于各种需要多端口千兆以太网连接的应用场景。
我们将FPGA中的数据通过SGMII接口传输到以太网控制器中，或者将从以太 网控制器中接收到的数据传递给FPGA处理。
五、SPI接口设计
SPI接口用于在FPGA和外部存储器之间进行数据传输。在设计中，我们使用 了一种同步串行通信协议来实现数据传输。该协议使用一根时钟线和多根数据线 来传输数据，具有简单、高速和可靠等优点。我们将需要保存的数据通过SPI接 口存储到一个外部存储
硬件网络接口规范
硬件⽹络接⼝规范⼀、RJ45接⼝规范：1.基本物理接⼝：a) RJ45接⼝作为最基本的⽹络接⼝之⼀有两种形式，对于千兆⽹⼝有4条线，两对差分线；对于千兆⽹⼝有4对差分线，RJ45⽔晶头是有8个凹槽和8个触点（8p8c）的接头，RJ45接⼝分为集成⽹络变压器和⾮集成⽹络变压器两种，具体参见下⼀⼩节；b) RJ11⽔晶头⼀般都是4芯的，常⽤来连接电话和调制解调器。
需要注意的是，RJ11通常指的是6个位置（6针）模块化的插孔或插头，但是只有4针被⽤到，RJ11通常只有6个凹槽和4个触点（6p4c）的接头；RJ45 4对差分线 RJ11 2对差分线c) RJ45⽔晶头接线时有两种线序标准：T-568A和T-568B。
通过采⽤不同的标准，最后制作成的⽹线有直通型和交叉型两种。
现在所有的⽹线制作都采⽤的是568B，线序如下(橙⽩橙绿⽩蓝蓝⽩绿棕⽩棕)：2.⽹络变压器与RJ45接⼝a) 在以太⽹设备中，通过PHY芯⽚(物理层的⽹络转换芯⽚)接RJ45时，中间都会加⼀个⽹络变压器。
有的变压器中⼼抽头接到地。
⽽且接电源时，电源值⼜可以不⼀样，3.3V，2.5V，1.8V都有。
这个变压器的作⽤分析如下：中间抽头为什么有些接电源？有些接地？这个主要是与使⽤的PHY芯⽚UTP⼝驱动类型决定的，这种驱动类型有两种，电压驱动和电流驱动。
电压驱动的就要接电源；电流驱动的就直接接个电容到地即可！所以对于不同的芯⽚，中⼼抽头的接法，与PHY是有密切关系的，具体还要参看芯⽚的datasheet和参考设计了。
为什么接电源时，⼜接不同的电压呢？这个也是所使⽤的PHY芯⽚资料⾥规定的UTP端⼝电平决定的。
决定的什么电平，就得接相应的电压了。
即如果是2.5v的就上拉到2.5v，如果是3.3v的就上拉到3.3v，因此⽹络变压器具有适配不同电压的功能。
这个变压器到底是什么作⽤呢，可不可以不接呢。
从理论上来说，是可以不需要接变压器，直接接到RJ45上，也是能正常⼯作的。
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。
千兆以太网规范
5.4.1 千兆以太网规范5.4.1 千兆以太网规范因为千兆以太网技术仍是目前一种最主流应用的以太网技术，所以关于这种以太网的规范还在不断推出，以满足不同应用环境需求，改进技术性能。
最早在1998和1999年发布的IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab标准中就包括1000Base-LX、1000Base-SX、1000Base-CX和1000Base-T（前三种统称为1000Base-X子系列），如图5-12所示。
其中前三个是由IEEE 802.3z标准规定的，而1000Base-T标准则是由IEEE 802.3ab规定的，是后面专门开发的。
这4个千兆以太网规范支持不同类型的光纤和双绞线电缆。
（点击查看大图）图5-12 千兆以太网体系结构但是在工业应用中，尽管有些规范并没有正式以标准形式对外发布（或者不是由IEEE发布的），但却实实在在有广泛的应用。
如1000Base-LH、1000Base-ZX、1000Base-LX10、1000Base-BX10、1000Base-TX这五种规范。
这样一来，在千兆以太网系列中加起来一共就有9种规范了。
在这9种千兆以太网规范中，根据所采用的传输介质类型，总体上分为两大类：基于光纤的和基于双绞线的。
下面分别予以介绍。
1．基于光纤的千兆以太网规范千兆速率已相当高，从总体性能上来说，最适宜的介质就是光纤了，所以自千兆以太网以后，包括后面的万兆，甚至现在正在研究的10万兆以太网规范中，绝大多数是基于光纤这种传输介质而开发的。
在以上9种千兆以太网规范中，就有6种是基于光纤的。
它们分别是已以标准形式发布的：1000Base-LX和1000Base-SX，还有没有以标准形式发布的：1000Base-LH、1000Base-ZX、1000Base-LX10和1000Base- BX10。
1000Base-LX这是一种通过光纤进行通信的千兆以太网规范，既可以使用单模光纤（SMF），也可以使用多模光纤（MMF）。
以太网电接口EMC设计指导书
以太网电接口采用UTP的EMC设计指导书目录前言 (4)1范围和简介 (5)1.1范围 (5)1.2简介 (5)1.3关键词 (5)2规范性引用文件 (5)3术语和定义 (6)4UTP（非屏蔽网线）的介绍 (6)510/100BASE-T、1000BASE-T以太网电接口的共模噪声 (7)610/100/1000BASE-T以太网电接口电路设计 (7)6.110/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计 (7)6.1.1网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图 (8)6.1.2网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图 (8)6.1.3网口指示灯电路原理图 (9)6.1.4带滤波的10/100BaseT以太网口电路原理图 (10)6.1.5带滤波的1000BaseT以太网口电路原理图 (11)6.210/100/1000BASE-T以太网电接口PCB布局、布线 (12)6.2.1网口变压器没有集成在连接器里的网口电路PCB布局、布线规则 126.2.2采用一体化连接器的网口电路PCB布局、布线规则 (15)6.2.3其它的布局、布线建议 (16)7实际测试案例： (19)8结论: (22)9附录： (24)10参考文献 (26)前言本规范的其他系列规范：无与对应的国际标准或其他文件的一致性程度：无规范代替或作废的全部或部分其他文件：无与其他规范或文件的关系：无与规范前一版本相比的升级更改的内容：如果是升级规范，则一定要在此处详细描述本版本相对于上一版本更改的内容，如果是第一次制定，则填写“第一版，无升级更改信息”。
本规范由XX部门提出。
本规范主要起草和解释部门：本规范主要起草专家：格式（部门：姓名(工号)、姓名(工号)，部门：姓名(工号)、姓名(工号)......）本规范主要评审专家：格式（部门：姓名(工号)、姓名(工号)，部门：姓名(工号)、姓名(工号)......）本规范批准部门：XX部门本规范所替代的历次修订情况和修订专家为：10/100/1000BASE-T以太网口采用UTP网线的EMC设计指导书1范围和简介1.1范围本规范规定了10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口采用UTP网线的EMC电路设计，用以保证10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口具有良好的EMC性能，使用UTP就能满足系统的EMC要求。
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。
基于ENC28J60的以太网接口的设计与实现
基于ENC28J60的以太网接口的设计与实现刘宗铭;卓振泰;何明华【摘要】面对各种各样的以太网接口设计,为了寻求一种简单而有效地网络接口,提出了一种基于ENC28J60的接口网络设计.ENC28J60符合IEEE802.3协议,不仅能提供以太网通信的相应功能,而且体积小,可以设计出较小的嵌入式网关.参照传输控制协议/网际协议,通过基于ENC28J60和单片机的网关的硬件设计与软件设计,实现了Internet与单片机的通信.分析表明:基于单片机和ENC28J60的网络接口具有接口简单,开发方便,成本低,十分适用于嵌入式系统,特别是基于嵌入式的智能家居控制系统的应用.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2013(036)006【总页数】5页(P919-923)【关键词】嵌入式网关;ENC28J60;TCP/IP协议;单片机【作者】刘宗铭;卓振泰;何明华【作者单位】福州大学物理与信息工程学院,福州350002;福州大学电气工程与自动化学院,福州350002;福州大学物理与信息工程学院,福州350002【正文语种】中文【中图分类】TP393随着计算机网络技术的快速发展，单个单片机系统越来越难以满足实际应用的需求，传统的单片机多机互联一般是基于RS232串行通信，该方式的通信速率较低，一般为9 600 bit/s;而且通信距离短，一般不能超过15 m［1］。
如今在智能家居、控制等领域，以单片机为核心的各种智能监控、测试系统因其高性价比等原因正得到越来越广泛的应用，尤其是智能家居系统远程监控的提出，将家居监控控制系统与互联网的结合推向了新的高层。
而智能家居的联网就需要有一个高效、稳定，主要是廉价的以太网接口设备［2-3］。
以太网是目前应用非常广泛的网络通信技术，借助以太网技术实现单片机与Internet的数据通信，此技术适应不同应用场合的需求，比如可以很好地解决传统的智能家居系统以太网接口的成本问题［4］。
RJ45以太网接口EMC防雷设计方案
以太网接口EMC设计方案一、接口概述RJ45以太网接口是目前应用最广泛的通讯设备接口，以太网口的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运行。
二、接口电路原理图的EMC设计百兆以太网接口2KV防雷滤波设计图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计接口电路设计概述：本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；从设计层次解决EMC 问题；同时此电路兼容了百兆以太网接口防雷设计。
本防雷电路设计可通过IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试。
电路EMC设计说明：（1）电路滤波设计要点：为了抑制RJ45接口通过电缆带出的共模干扰，建议设计过程中将常规网络变压器改为接口带有共模抑制作用的网络变压器，此种变压器示意图如下。
图2 带有共模抑制作用的网络变压器RJ45接口的NC空余针脚一定要采用BOB-smith电路设计，以达到信号阻抗匹配，抑制对外干扰的作用，经过测试，BOB-smith电路能有10个dB左右的抑制干扰的效果。
网络变压器虽然带有隔离作用，但是由于变压器初次级线圈之间存在着几个pF的分布电容；为了提升变压器的隔离作用，建议在变压器的次级电路上增加对地滤波电容，如电路图上C4-C7，此电容取值5Pf~10pF。
在变压器驱动电源电路上，增加LC型滤波，抑制电源系统带来的干扰，如电路图上L1、C1、C2、C3，L1采用磁珠，典型值为600Ω/100MHz，电容取值0.01µF~0.1µF。
百兆以太网的设计中，如果在不影响通讯质量的情况，适当减低网络驱动电压电平，对于EMC干扰抑制会有一定的帮助；也可以在变压器次级的发送端和接收端差分线上串加10Ω的电阻来抑制干扰。
（2）电路防雷设计要点：为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的防雷测试要求，成本最低的设计方案就是变压器初级中心抽头通过防雷器件接地，电路图上的D1可以选择成本较低的半导体放电管，但是要注意“防护器件标称电压要求大于等于6V；防护器件峰值电流要求大于等于50A；防护器件峰值功率要求大于等于300 W。
图像信号的以太网接口电路设计
多种图像信号格 式。输人 的图像信号数据经过 像素接 口被送 往小波 引擎 。小波引擎支持最高 ６级 的 ９７和 ５３小波 变换 ，变换所得 的系数 ／ ／ 写入片内存储器 。 接着， 熵编解码器组将这些系 数按 照 ＪＥ ２ ０ Ｐ Ｇ ０ ０标 准进 行编码 。内部 Ｄ ＭＡ 提供了存储器 间的高带宽传输以及各 功能模块 和存储 器 间的 高性 能传输 。Ａ Ｖ ０ 内嵌 的 Ｄ ２２ ３ ２位 Ｒ Ｓ 处理器 通过 固件对芯 片的工作 进 ＩＣ 行控制 。ＡＤ ２ ２作为 ＡＤ ２ ２的升级版芯片， Ｖ１ Ｖ０ 可以直接替换 电路 中的 Ａ Ｖ ０ 。 Ｄ ２ ２ Ｆ Ｇ 是 电路的控制器 ， ＰＡ 由它对编码器 和
像素按 ｆ ＝ ＿ ＝ ＿ ｌ
主机接 ｆ ＿ ＝ ＿ ｌ
口，提供系统工作 信息并允许对系统的工作进 行一些外部控制 ； 一个 中断控制器 ， 响应来 自各 处 的中断使系统正确运作 。 系统 中的编码器上 电之后 ， 微处理 器首先 初始化图像信号输 入接 口模块 的芯片组 ，以便 捕捉到输人图像 信号后 ，根据要求选出一路送 到 ＡＤ ２ ２ 的 图 像 信 Ｖ０ 号接 口。 接着 ， 微处理器 开 始 进 行 Ａ Ｖ ０ 的 Ｄ ２２ 配置 ，通过 ＩＣ 总线把 ２ 存 储 在 Ｅ Ｐ Ｏ 里 的 ＥＲ Ｍ 编码 固件读 出来载配到 ＡＤ ２ ２ 中 ， 再 把 Ｖ０ Ｊ Ｅ ２０ Ｐ Ｇ ０ ０编 码参 数 也 写入 Ａ ２２Ａ Ｖ ０ ＤＶ ０ 。 Ｄ ２ ２ 启动工作后 ，一旦码流 ＦＦ 到 达事 先设 定 的 ＩＯ 门限值 ，就 向微 处理器 发 出一个 中断信号 。微 处理器读 出码 流 ，打包 为以太网帧 ，送 到以太 网接 口模块准备发送 到
当今信息化时代 ， 图像信号 的传输 日 普 益 及 。在众多的传输媒质 中，互联网以其分布广 泛、 接入方便 和接人成本低廉 的优势 ， 应用最为 广泛。 目前的图像信号 源一般都是模拟信号 ， 不 能直接接人互联 网传输 ，所以需要～个 专用 的 接 口电路 ， 将图像信号转换处理后接人互联 网 传输。针对这种应用需求 ， 绍了一款接 口电 介 路。 本 接 口电路 主要 包括编码 器和解 码器两 部分 ， 总体设计框图如图 １所示。下面对各模
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。
RJ45以太网接口EMC设计方案
电磁兼容设计平台（EDP）应用案例——以太网口以太网接口EMC 设计方案一、接口概述RJ45 以太网接口是目前应用最广泛的通讯设备接口，以太网口的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运行。
赛盛技术应用电磁兼容设计平台（EDP）软件从接口原理图、结构设计，线缆设计三个方面来设计以太网口的EMC 设计方案。
二、接口电路原理图的EMC设计本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成百兆以太网接口2KV 防雷滤波设计图 1百兆以太网接口2KV 防雷滤波设计接口电路设计概述：本方案从 EMC 原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；从设计层次解决 EMC 问题；同时此电路兼容了百兆以太网接口防雷设计。
本防雷电路设计可通过 IEC61000-4-5 或 GB17626.5 标准，共模 2KV，差摸 1KV 的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试。
电路 EMC 设计说明：（1）电路滤波设计要点：为了抑制 RJ45接口通过电缆带出的共模干扰，建议设计过程中将常规网络变压器改为接口带有共模抑制作用的网络变压器，此种变压器示意图如下。
电磁兼容设计平台（EDP）应用案例——以太网口图 2带有共模抑制作用的网络变压器RJ45接口的 NC空余针脚一定要采用 BOB-smith 电路设计，以达到信号阻抗匹配，抑制对外干扰的作用，经过测试， BOB-smith 电路能有 10 个 dB 左右的抑制干扰的效果。
网络变压器虽然带有隔离作用，但是由于变压器初次级线圈之间存在着几个pF 的分布电容；为了提升变压器的隔离作用，建议在变压器的次级电路上增加对地滤波电容，如电路图上 C4-C7，此电容取值5Pf~10pF。
在变压器驱动电源电路上，增加LC 型滤波，抑制电源系统带来的干扰，如电路图上L1、 C1、 C2、C3， L1 采用磁珠，典型值为600Ω/100MHz ，电容取值0.01 μ F~0.1。
μF百兆以太网的设计中，如果在不影响通讯质量的情况，适当减低网络驱动电压电平，对于 EMC 干扰抑制会有一定的帮助；也可以在变压器次级的发送端和接收端差分线上串加10Ω的电阻来抑制干扰。
以太网的EMC设计
以太网电接口采用UTP的EMC设计指导书目 录前 言 (4)1范围和简介 (5)1.1范围 (5)1.2简介 (5)1.3关键词 (5)2规范性引用文件 (5)3术语和定义 (6)4UTP（非屏蔽网线）的介绍 (6)510/100BASE-T、1000BASE-T以太网电接口的共模噪声 (7)610/100/1000BASE-T以太网电接口电路设计 (7)6.110/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计 (7)6.1.1网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图 (8)6.1.2网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图 (8)6.1.3网口指示灯电路原理图 (9)6.1.4带滤波的10/100BaseT以太网口电路原理图 (10)6.1.5带滤波的1000BaseT以太网口电路原理图 (11)6.210/100/1000BASE-T以太网电接口PCB布局、布线 (12)6.2.1网口变压器没有集成在连接器里的网口电路PCB布局、布线规则126.2.2采用一体化连接器的网口电路PCB布局、布线规则 (15)6.2.3其它的布局、布线建议78结论: (22)9附录： (24)10参考文献 (26)前言本规范的其他系列规范：无与对应的国际标准或其他文件的一致性程度：无规范代替或作废的全部或部分其他文件：无与其他规范或文件的关系：无与规范前一版本相比的升级更改的内容：如果是升级规范，则一定要在此处详细描述本版本相对于上一版本更改的内容，如果是第一次制定，则填写“第一版，无升级更改信息”。
本规范由XX部门提出。
本规范主要起草和解释部门：本规范主要起草专家：格式（部门：姓名(工号)、姓名(工号)，部门：姓名(工号)、姓名(工号)......）本规范主要评审专家： 格式（部门：姓名(工号)、姓名(工号)，部门：姓名(工号)、姓名(工号)......）本规范批准部门：XX部门本规范所替代的历次修订情况和修订专家为：10/100/1000BASE-T以太网口采用UTP网线的EMC设计指导书1范围和简介1.1范围本规范规定了10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口采用UTP网线的EMC电路设计，用以保证10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口具有良好的EMC性能，使用UTP就能满足系统的EMC要求。
以太网接口电路电路设计
Ethernet接口电路、 POE接口电路设计
主要内容
• 以太网接口电路 • POE接口电路设计
以太网接口的标准定义
• 以太网设备满足正常通信，IEEE802.3对RJ45端口信号有规定，要求电脑与HUB用直通线连 接能正常通信，则要求电脑的网卡NIC的TX、RX分别连接到HUB的RX、TX，所以，它们的 RJ45接口的PIN脚定义是不一样的，具体如下： 网卡NIC对RJ45接口PIN脚定义： RJ45 PIN： 1 2 3 4 5 6 7 8 信号定义： TX+ TX- RX+ NA NA RX- NA NA HUB对RJ45接口PIN脚定义： RJ45 PIN： 1 2 3 4 5 6 7 8 信号定义： RX+ RX- TX+ NA NA TX- NA NA
POE简介
2. PSE对PD进行分类：PSE监测到合法PD后，将送到网络链路上的电压升高到14V～22V，PD 使用内部的调节器产生固定的电压施加到PD的CLASS引脚，此引脚与VEE之间接有分类电 阻(RCLASS)，由此得到一固定电流，因而实现了PD分类。PSE根据PD分类决定PD常规操 作所需的功率。IEEE802.3af标准定义了五个不同的等级分类：
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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深圳市XXXX公司技术规范以太网通信接口电路设计规范2000-02-28发布 2000-02-28实施深圳市 XXXX 公司发布1本技术规范根据IEEE 802.3标准和XX公司在以太网通信接口电路设计的技术经验编制而成。
本规范于2000年02 月28日首次发布。
本规范起草单位：硬件工程室本规范主要起草人：在规范的起草过程中，在此，表示感谢！本规范批准人：本规范修改记录：2目 录587.2.1：物理编解码子层（PCS ） (57)7.2：物理层接口（PHY） (51)7.1.1：1000BASE-X 物理层芯片的寄存器分析 (48)7.1：适用标准 (48)7、1000M以太网（单口）接口电路设计规范.....................................426.4.3：10/100M 接口芯片GD 82559ER 的使用范例.. (41)6.4.2：10M 芯片AM79C961使用范例 (40)6.4.1：DEC21140使用规范 (40)6.4：单口MAC 层芯片的使用范例 (39)6.3：单口 MAC 层芯片的模块和接口 (37)6.2：以太网 MAC 层的技术标准 (37)6.1：单口MAC 层芯片简介 (37)6、以太网MAC层接口电路设计规范 (34)5.4.2.2：LU3XFTR 芯片分析 (33)5.4.2.1：BCM5208芯片分析 (33)5.4.2：典型多口物理层器件分析。
(32)5.4.1：多口物理层器件的介绍 (32)5.4：多口物理层器件分析 (25)5.3.1：100M 物理层接口芯片LXT970A 应用规范 (25)5.3：典型物理层器件分析 (24)5.2.6：100M物理层芯片的接口信号管脚 (22)5.2.5.4： 自协商功能的寄存器控制 (19)5.2.5.3： 自协商技术中的信息编码 (18)5.2.5.2： 自协商技术的功能规范 (18)5.2.5.1： 自商技术概述 (18)5.2.5：100M 物理层芯片的自协商技术 (16)5.2.4：100M 物理层芯片的寄存器分析 (15)5.2.3：100M 物理层数据的发送和接收过程 (14)5.2.2：100M 物理层芯片的分层模型 (14)5.2.1：100M 物理层芯片和10M 物理层芯片的不同 (14)5.2：100M物理层芯片特点 (12)5.1.4.2：LXT905使用规范 (11)5.1.4.1：MC68160使用规范 (10)5.1.4：10M 物理层芯片设计范例 (10)5.1.3：10M 物理层芯片的发展 (9)5.1.2：10M 物理层芯片的接口 (9)5.1.1：10M 物理层芯片的分层模型 (9)5.1：10M物理层芯片特点 (9)5、以太网物理层电路设计规范 (7)4.2：IEEE802协议族 (7)4.1：以太网的技术标准 (7)4、引用标准和参考资料 (6)3.2：缩略语和英文名词解释 (5)3.1：以太网名词范围定义 (5)3、定义 (5)2、范围 (5)1、目的 (3)9012、解释权声明..........................................................9011、规范的附件..........................................................8910、选型原则............................................................879、RJ45标准接口.........................................................858.7：目前可供优选器件..................................................828.6.2.2：典型电路分析：...........................................828.6.2.1：典型电路：..............................................828.6.2：以太网交换芯片典型电路二......................................788.6.1.2：典型电路分析：...........................................788.6.1.1：典型电路：..............................................788.6.1：以太网交换芯片典型电路一......................................788.6：以太网交换芯片典型电路............................................778.5：以太网交换芯片电路设计要点.........................................768.4.2：SMII 接口介绍.................................................748.4.1：RMII 接口介绍................................................748.4：RMII 和SMII 接口...................................................738.3.4：MII 的管理MDIO 接口...........................................728.3.3：物理层状态指示信号接口........................................728.3.2：MII 接收数据信号接口...........................................718.3.1：MII 发送数据信号接口...........................................708.3：MII 接口分析......................................................698.2：以太网交换芯片的接口..............................................688.1.2：以太网交换芯片的特性..........................................688.1.1：以太网交换芯片的发展过程......................................688.1：以太网交换芯片的特点..............................................688、以太网交换芯片电路设计规范.............................................677.7：优选器件表.......................................................667.6：电路设计要点.....................................................647.5.2：物理层和MAC 层接口电路........................................617.5.1：光模块和物理层接口............................................617.5：典型电路及分析...................................................607.4：1000Mb/s与10/100Mb/s的主要区别.....................................607.3.3：帧连续限制（仅在半双工）......................................597.3.2：碰撞过滤....................................................597.3.1：扩展字段....................................................597.3：介质层接口（MAC）.................................................587.2.3：物理媒体相关子层（PMD ）......................................587.2.2：物理媒体连接层（PMA ）........................................4深圳市XXXX公司技术规范以太网通信接口电路设计规范1、目的以太网接口作为一种宽带网的基本通信接口在公司的产品中得到了大量应用。
本规范依据IEEE802.3标准，提供了以太网基本的设计内容，并吸收了公司成熟产品的相关设计经验，规定了公司对已有器件的推荐设计电路，以便于公司的共享资源建设。
上述标准为本规范各电路设计必须遵守的。
本规范规定了公司对上述标准的统一实现方式和推荐使用的电路设计，便于公司的共享资源的建设。
建议使用本规范的同时参考相关的国内、国外和国际标准。
由于目前以太网芯片的生产厂家较多，器件的更新替代也较快，所以在将来可能会有一些新的器件出现。
研发人员在进行以太网芯片的器件选型时也需参考此规范，选择出功能强大、性能稳定、价格合理的以太网芯片。
2、范围本规范适用于公司所有的产品。
3、定义3.1：以太网名词范围定义10BASE2: 采用细同轴电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 10.)10BASE5: 采用粗同轴电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 8.)10BASE-F:采用光纤电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 15.)10BASE-T:采用电话双绞线的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 14.)100BASE-FX: 采用两个光纤的IEEE 802.3 100Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clauses 24 and 26.)100BASE-T: 采用双绞线的IEEE 802.3 100Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clauses 22 and 28.)100BASE-T2: 采用两对3类线或更好的平衡线缆的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 32.)5100BASE-T4: 采用四对3、4、5类线非屏蔽双绞线的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理层规格(参见 IEEE 802.3 Clause 23.)100BASE-TX: 采用两对5类非屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clauses 24 and 25.)1000BASE-CX: 1000BASE-X 在特制的屏蔽电缆传输的接口规格(参见 IEEE 802.3Clause 39.)1000BASE-LX: 1000BASE-X 采用单模或多模长波激光器的规格(参见 IEEE 802.3Clause 38.)1000BASE-SX: 1000BASE-X 采用多模短波激光器的规格(参见 IEEE 802.3 Clause 38.)1000BASE-T: 采用四对五类平衡电缆的1000 Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause40.)三类平衡电缆线: 传输频率特性可到16MHz 的平衡100 Ω 和120 Ω 电缆，性能符合ISO/IEC 11801: 1995的C 类连接性能要求。