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以太网 PCB 设计指南

设计可靠的 1G、10G 和 25G 以太网 接口。学习 PHY 布局、磁性元件放置和高速网络的差分对布线。

以太网设计检查清单

  • 100Ω 差分阻抗 (±10%)
  • 磁性元件靠近 RJ45 (<25mm)
  • Bob Smith 终端用于 EMI
  • 线路侧 ESD 保护
  • 对内长度匹配在 50 密耳内

以太网标准

标准速度对数阻抗频率线缆
100BASE-TX100 Mbps2100Ω diff31.25 MHzCat5
1000BASE-T1 Gbps4100Ω diff62.5 MHzCat5e
2.5GBASE-T2.5 Gbps4100Ω diff100 MHzCat5e
5GBASE-T5 Gbps4100Ω diff200 MHzCat6
10GBASE-T10 Gbps4100Ω diff400 MHzCat6a
25GBASE-T25 Gbps4100Ω diff1 GHzCat8

以太网布局指南

PHY 放置

  • • 将 PHY 放在 MAC 和连接器之间
  • • 到磁性元件的短 MDI 走线
  • • 分离模拟和数字电源
  • • 遵循 PHY 供应商布局指南

磁性元件和连接器

  • • 尽可能使用集成 magjack
  • • 1:1 或 1:2.5 中心抽头变压器
  • • 用于 EMI 的共模扼流圈
  • • RJ45 屏蔽到机箱地

差分对

  • • 100Ω 差分,50Ω 单端
  • • 保持对紧密耦合
  • • 匹配每对内的长度
  • • 避免穿过其他高速信号

特定速度设计技巧

1G 以太网 (1000BASE-T)

  • 标准 FR-4 就足够了
  • 所有 4 对同时用于 TX/RX
  • Auto-MDIX 处理交叉
  • PHY 中的回声消除补偿串扰

10G+ 以太网

  • 考虑低损耗 PCB 材料
  • 10GBASE-T 的 PAM-16 编码
  • 最小化连接器的回波损耗
  • 更高的功耗 - 热设计

FAQ

以太网磁性元件应该放在哪里?

将磁性元件尽可能靠近 RJ45 连接器放置 - 通常在 25mm 以内。这可以最小化线路侧(暴露于 ESD)的走线长度,并最大化 EMI 抑制。许多设计使用集成的 magjack 连接器,将 RJ45 和磁性元件组合在一个模块中。

以太网的阻抗要求是什么?

从 100Mbps 到 25Gbps 的所有速度的以太网都使用 100Ω ±10% 差分阻抗。MDI 接口(PHY 到磁性元件)和电缆都需要 100Ω。使用紧密耦合的差分对,并通过连接器和过孔保持一致的阻抗。

如何布线 10GBASE-T 信号?

10GBASE-T 使用所有 4 对,采用 PAM-16 编码。保持对紧密耦合,阻抗为 100Ω。在 50 密耳内匹配对长度。从 PHY 到磁性元件直接布线,过孔最少。使用实心地参考,对于较长的走线考虑低损耗材料。