Como posso melhorar esse par diferencial Ethernet?

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Este é o meu primeiro projeto Ethernet de 100 Mbit / s (estou fazendo isso para aprender mais sobre sinais diferenciais).

Fiz duas coisas que não sei se são boas ou más neste caso específico.

Uma é rotear sob o transformador de sinal. É apenas um pouco na fronteira, mas não encontrei outra maneira de rotear, sem usar vias para trocar o par.

O que você acha? Seria melhor usar vias (e uma incompatibilidade de impedância) ou rota tão perto do indutor?

Além disso, experimentei as ferramentas diferenciais do KiCad e combinei os dois pares com o mesmo comprimento (caso contrário, uma trilha é cerca de 6 mm a mais). Esta é uma boa prática para Ethernet?

Esta é uma captura do PCB agora:

Este é o esquema que estou usando. Ele usa o esquema de referência lan9512. Para ser sincero, não faço ideia da impedância no meu design. Não tenho certeza se tenho que usar 50 ohm ou 100 ohm.

Incluo o cálculo da impedância para uma placa de circuito impresso de dupla face, FR4 1,6 mm de altura e 1,6 oz de cobre (35 µm)

Como você pode ver, a pista é de 0,8 mm !! - muito grande.

Esta é a versão final. Faixa com 1,6 mm, intervalo 0,16 mm (mínimo no meu provedor de PCBs barato).

Obrigado a todos por esta valiosa aula de mestre. Vou ler muito sobre pares diferenciais.

— Javier Loureiro
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É importante manter a polaridade dos dados na Ethernet?

— Andy aka

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E a inversão acontece do outro lado do transformador?

— Andy aka

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boa pergunta, posso trocar RX- e RX + e CRX- / CRX + no meu esquema?

— Javier Loureiro

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@ Michael: porque meu plano é usar 4 portas na próxima versão, e eu não encontrei magjacks de 4 portas a um preço razoável.

— Javier Loureiro

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Eu ainda usaria MagJacks e colocaria quatro deles lado a lado.

— Michael Karas

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Se eu sugerisse como encaminhar isso, proporia algo mais parecido com isto:

— Michael Karas
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Edição inteligente de imagens recebe meu voto.

— Andy aka

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Definitivamente concordo, a correspondência de comprimento é apenas metade da batalha com os pares diff. Se você tiver traços com o mesmo comprimento, mas cada um seguir uma rota radicalmente diferente, é bem possível que um deles esteja sujeito a efeitos indutivos / capacitivos (etc) que o outro traço não possui. A sugestão de @MichaelKaras é preferível, porque qualquer efeito indutivo será experimentado igualmente pelos dois traços e será cancelado pela maneira como os pares de diferenças intrinsecamente funcionam.

— Wossname 29/04

Entendo. o transformador pode afetar os dois traços, mas o efeito não causará problemas principais. +1

— Javier Loureiro

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Sobre impedância: você claramente precisa de um diferencial de 100 Ohms, é o mesmo que um fio único de 50 Ohms. Você precisa usar alguma "calculadora de impedância" (por exemplo: https://www.eeweb.com/toolbox/microstrip-impedance ). A espessura dielétrica vai do seu projeto de PCB. A espessura do cobre é tipicamente 35 um, tem um pequeno efeito nos resultados. A largura e a separação do traço são importantes para os projetos de RF.

— mestre
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Outra boa ferramenta é o Saturn PCB Toolkit .

— Rdtsc

Curiosamente, USB2.0 e Ethernet (pelo menos 10/100, não tenho certeza sobre o GBE) têm requisitos de impedância característica muito semelhantes, o que facilita a vida quando você tem ambos em um único design. Na minha experiência, o USB2.0 precisa de 90 Ohms +/- 15% e a Ethernet normalmente é de cerca de 100 Ohms, existe uma janela útil de sobreposição lá.

— Wossname 29/04

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Além disso, você sempre pode solicitar ao fabricante da placa que faça os cálculos de impedância para você quando enviar os Gerbers a eles. É uma coisa padrão a se pedir e eles não cobrarão por isso (provavelmente). Na verdade, você pode até pedir que eles alterem a largura do traço para atender à impedância desejada.

— Wossname 29/04

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Sobre a correspondência de comprimento: isso não é tão importante quanto se pensa. A Ethernet de 100 MBit usa uma taxa de símbolos de 125 MBaud / s, cada símbolo tem 8 ns de comprimento. Comparado a isso, um comprimento de roteamento diferente de 10 mm introduz uma inclinação (velocidade dos sinais nos traços de cobre é aproximadamente metade da velocidade da luz) apenas 30 ps, ou menos de 0,5%. Embora isso reduza ligeiramente a margem para obter erros de bits no receptor, a influência é insignificante.

Prefiro me concentrar em fornecer (aproximadamente) a impedância correta. Sem usar PCBs controlados por impedância mais caros, a melhor regra é: A distância entre os dois traços deve ser a mesma que sua largura e a distância até a próxima camada de solo deve ser um pouco mais do que a largura dos dois traços. Por exemplo, traços de 150um, intervalo de 150um, 200-400um para a camada de terra (como é típico em um PCB de 4 a 8 camadas).

— asdfex
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Ok, obrigado, esta resposta me ajuda muito !! Esta placa tem apenas 2 camadas (acredito que 4 camadas são muito melhores, mas isso é apenas um teste para mim). Estou planejando não usar um plano de terra sob todos os traços diferenciais (mesmo os USB).

— Javier Loureiro

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Eu recomendo fortemente usar o plano de solo abaixo dos traços de alta velocidade.

— Mestre

@asdfex, eu uso 0,1 mm FR4 entre as linhas de alta velocidade Top e o próximo plano de terra. A largura do traço para 50 Ohms (como eu me lembro) é de 0,16 mm. Isso funciona bem, pedi controle de impedância várias vezes - não há necessidade de alterar a largura. A linha diferencial de 100 Ohms tem largura de 0,15 mm e separação de 0,15 mm. O uso de dielétrico de 0,2-0,4 mm leva a PCB muito espessa, mesmo em 8 camadas.

— Master

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@ Master Seu traço diferencial de 0,15 / 0,15 e dielétrico de 0,1 mm fornece cerca de 80 Ohms de impedância. Meus 0,15 / 0,15 e 0,2 produzem 95 Ohms quase perfeitos, ainda melhor com traços e intervalos de 0,1 mm. Meu produtor de PCB possui uma pilha padrão de 8 camadas de separação de 180um entre cada uma das camadas, a uma altura total de 1,6 mm.

— Asdfex

@asdfex, você mediu a impedância ou solicitou o processo de fabricação do controle de impedância? Eu realmente me pergunto. A diferença entre o seu design e o meu é, digamos, bastante grande. Meu projeto não é apenas baseado em cálculos, é verificado várias vezes pelo processo de controle de impedância no fabricante de PCB. Eles me disseram que não era necessário alterar a largura, pois a impedância é de 100 Ohms em alguns por cento.

— Mestre

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Quanto aos comprimentos e velocidades que sua prancha verá, provavelmente não fará muita diferença. A 100Mbit, com apenas 50MHz de largura de banda, os traços de correspondência de comprimento geralmente não são um problema até que a diferença de comprimento se torne uma fração significativa do comprimento de onda (que a 50MHz é de 6 metros, até o 9º harmônico ainda está acima de meio metro). Eu não me importaria com isso.

— Sam
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