1. 네트워크 신호 배선 요구 사항
일반적으로 네트워크 통신에 사용되는 UTP CAT5e 네트워크 케이블과 동일하게 1Mhz-100Mhz의 주파수에서 100옴의 임피던스를 가지고 있습니다. 따라서 더 나은 신호 전송 특성을 얻으려면 PCB의 각 차동 신호 라인 쌍을 100옴의 임피던스로 설계/생산해야 합니다. . 예를 들어, ESMAC EVB V5.0에서 네트워크 차동 신호 라인의 각 쌍의 라인 너비는 7mil이고 라인 간격은 8mil입니다. PCB 처리 및 생산 문서/우편에서 임피던스 요구 사항이 제안됩니다. (라인 너비-라인 간격-라인 너비) 7mil-8mil-7mil, 임피던스 100옴. 정상적인 상황에서 PCB 제조업체는 신호 라인의 임피던스가 요구사항을 충족하는 데 필요한 값의 +/-10 이내가 되도록 요구사항에 따라 구리판을 다시 조정합니다.
고주파 차동 신호선의 신호 위상차가 충분히 작도록 하려면 각 차동 신호선 쌍의 길이가 가능한 한 같도록 하거나 최대 선차 길이를 제어해야 합니다. . 네트워크 통신 신호선의 경우 신호선의 최대 길이 차이는 +/-25mil 이내로 제어해야 합니다. 10Mbps/100Mbps 네트워크의 경우 TX 및 RX 통신 라인이 상대적으로 독립적이므로 TX 및 RX 차동 라인의 길이를 개별적으로 제어할 수 있습니다. 1000Mbps 네트워크의 경우 4쌍의 차동 신호가 동시에 데이터를 전송해야 합니다. 따라서 1000Mbps 네트워크 인터페이스의 배선을 위해서는 차동 라인의 각 쌍의 선로 길이 차이를 제어할 뿐만 아니라 4쌍의 차동 라인 간의 차이도 제어해야 합니다. 선 길이 차이입니다. 각 차동 신호 라인 쌍의 라인 간격은 회로 기판의 EMI 요구 사항을 충족하기 위해 각 신호 라인의 라인 너비보다 크거나 같아야 합니다. 예를 들어, ESMAC EVB V5.0에서 네트워크 신호 라인의 라인 폭은 7mil이고 차동 라인의 라인 간격은 8mil입니다.
아래에서는 ESMARC EVB V5.0 평가 보드를 예로 들어 설명합니다.
(그림 1) (그림 2)
그림 1은 CN8-1 1000Mbps 네트워크 인터페이스의 PCB 라우팅이고, 그림 2는 CN8-2 10Mbps/1000Mbps 네트워크 인터페이스의 PCB 라우팅입니다. 그림에서 차동 신호 라인의 각 쌍이 차동 배선 요구 사항에 따라 엄격하게 배선되어 있음을 분명히 알 수 있습니다.
(그림 3)
그림 3은 1000Mbps 네트워크 인터페이스(CN8-1)의 트레이스 길이에 대한 매개변수 값입니다. 이 매개변수는 EDA 도구에서 찾을 수 있습니다. 위 그림에서 NET1_TX는 1000M_D0, NET1_RX는 1000M_D1, 신호 점퍼 저항을 통해 1000M_D2 및 1000M_D3를 더하여 1000Mbps 네트워크 인터페이스용 차동 신호 라인 4쌍을 형성합니다.
PCB 레이아웃 설계에서 점퍼 저항은 1000M_D2, 1000M_D3 차동 신호 라인과 마더보드의 신호 핀 사이에 설계됩니다. 그들 사이에는 약 400mil의 신호선 길이가 있으므로 4쌍의 차동 신호선 길이의 차이는 비교적 작습니다. 기본적으로 1000Mbps 환경에서 통신 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
(그림 4)
그림 4는 10Mbps/100Mbps 네트워크 인터페이스(CN8-2) 추적 길이 매개변수 값입니다. 100Mbps 네트워크 인터페이스의 경우 두 쌍의 차동 신호 라인 길이(TX 및 RX)가 독립적이고 라인 길이를 각각 제어하는 매개변수에서 알 수 있습니다.
(그림 5)
그림 5는 차동 신호 라인 100M_NET2_RX의 쌍입니다. 두 신호 라인(100M_TPRX2+, 100M_TPRX2-) 간의 길이 차이는 약 20mil로 네트워크 통신을 위한 차동 라우팅의 설계 요구 사항을 충족합니다.
차동 요구 사항 및 PCB 라인 길이 제어에 따른 라우팅 외에도 신호 라인이 포트에서 방전된 후 가능한 한 빨리 두 신호 라인을 동일한 길이로 처리해야 한다는 점에 유의해야 합니다. 아래 그림과 같이:
그림 6에서 차동 신호 라인의 콘센트는 대칭이므로 콘센트 이후에 차동 라우팅을 직접 따를 수 있습니다. 그림 7에서 차동 신호선은 비대칭이므로 선을 그린 후 최대한 빨리 신호선을 균등화한 다음 일반 차동 신호선을 라우팅해야 합니다.
2. 네트워크 포트의 ESD 보호
네트워크 애플리케이션의 특수성으로 인해 네트워크 포트는 외부 신호에 의해 쉽게 간섭을 받기 때문에 시스템의 네트워크 신호는 1:1 네트워크 트랜스포머를 통과해야 인트론에서 사용하는 통합과 같이 RJ45 소켓에 연결될 수 있습니다. 10Mbps/100Mbps 네트워크 인터페이스 HR871181A, 1000Mbps 네트워크 인터페이스 HR851178C, 내부 1:1 네트워크 절연 변압기와 공통 모드 인덕턴스 코일(그림 8 참조)이 있어 통신 라인에서 공통 모드 간섭 신호를 효과적으로 방지할 수 있으며, 동시에 DC 간섭 신호가 시스템 네트워크 드라이브를 손상시키는 것을 방지합니다.
또한 네트워크 포트의 ESD 특성을 더욱 향상시키기 위해 전용 ESD 보호 장치를 설계할 수 있으며 PCB 설계에서 ESD 보호 장치는 RJ45 네트워크 포트의 핀 패드에 최대한 가까이 있어야 합니다. . 아래 그림과 같이:
그림 9에서 볼 수 있듯이 네트워크 포트용 전용 ESD 보호 장치는 RJ45 네트워크 포트 리드에 가까운 PCB 보드에 있습니다. 그림 10은 ESMARC EVB 회로의 네트워크 포트용으로 설계된 ESD 보호 장치를 보여줍니다.
마지막으로 금속 셸이 있는 RJ45 네트워크 소켓의 경우 금속 셸을 장치 설치 장소의 안정적이고 안전한 접지 지점에 연결하는 것이 좋습니다. 현장 안전 접지의 신뢰성을 보장할 수 없는 경우 처리와 같이 고전압 커패시터(예: 102M/1KV)를 통해 RJ45의 금속 쉘을 보드의 접지면에 연결하는 것이 좋습니다. ESMARC EVB.
