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纯净的硅(中级)

分享千兆以太网口电路设计

网络已经是现代生活中必不可少的基础设施了。对于一般人来讲,在家里可能很少会用到有线网络,但对于在公司工作的时候,大多数还是都在用的网线接口,因此,很多网络类产品也相应占据着一定的市场份额。
而随着科技的发展,千兆网口甚至成为了刚需。今天就来介绍一下网口相关电路。

典型的以太口电路如下图:

image.png

上图所示为具体电路,U0903为网口变压器,P0403为网口。PHY出来的信号线上预留10pf对地电容,中心抽头则可以接在一起对地接100pf电容。经过变压器后,新号段直接接RJ45输出至电缆,中心抽头则采用75ohm端接电阻接高压1nf电容接地。
需要指出的是,对于电流驱动型的PHY,共模电感端接RJ45口,另一端接PHY。如下图:

image.png

网口变压器
网口变压器都是1:1的变压器,即变压器初级侧和次级侧的电压不会发生变化。而这里使用变压器主要作用有二:
1.实现电气隔离。
弱电器件内部的地电平,跟通过双绞线/电缆的进来的外部地电平电压可能会不统一,因此会导致对弱电器件造成的电器损伤。因此需要变压器进行电气性能隔离。
2.抑制共模噪声。
所有共模噪声通过中心抽头返回地平面,为其提供低阻抗路径,减少了噪声对信号的干扰。这种干扰是双方的,可以减小设备对外的EMI噪声,同时可增强设备的EMS性能,降低外部环境对于设备的干扰。并且对于某些可以供电类的POE产品,提供相应的偏置电压和功率。

image.png
传输端端接
在传输端,即接RJ45端,采用bob-smith电路,即中心抽头采用75ohm端接电阻,通过高压电容C接地,进行混合共模/差模端接模式,改善EMI性能。

image.png

这种接法广泛应用于LAN口设备中,保证任意信号都有三条回路,通过阻抗匹配,来改善信号的EMI性能,有效滤除共模干扰。
信号
对于千兆网口,采用八条信号线传输;百兆网口虽然同样八条线,但其中四条为空信号对,闲置不用。
千兆网口接口定义:
1 TX_D1+ Tranceive Data+ (发送数据+)
2 TX_D1- Tranceive Data- (发送数据-)
3 RX_D2+ Receive Data+ (接收数据+)
4 BI_D3+ Bi-directional Data+ (双向数据+)
5 BI_D3- Bi-directional Data- (双向数据-)
6 RX_D2- Receive Data- (接收数据-)
7 BI_D4+ Bi-directional Data+ (双向数据+)
8 BI_D4- Bi-directional Data- (双向数据-)
其中,1/2/3/6四条线为百兆网口传输信号线。1/2为TX线差分对,3/6为RX线差分对。4/5/7/8为千兆网口配合传输的数据线,同样为差分信号。示意图如下:

image.png

接线时请注意线序,如果带有MDIX功能,即可以输入/输出换续的功能,则1/2和3/6可以调换顺序,4/5,7/8可以调换顺序,否则要严格按照定义连接。
以上为千兆网口电路图解析。主要注意信号线序,端接电路以及变压器方向。

 

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