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Wiznet以太网芯片设计指南

消耗积分:2 | 格式:zip | 大小:0.07 MB | 2023-02-02

龙献益

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描述

介绍

我总结了设计以太网芯片电路时需要注意的点。它基于 Wiznet 的芯片。请仅作为参考。

指数

  • 设计检查表
  • SCH 设计指南
  • PCB设计指南

设计检查表

这是一个检查菜单，可让您在找到错误的确切原因之前进行简单检查。

刚果检查

在设计电路时，设定设计规则，看看是否有任何部分偏离这些规则。也就是说，它是一个可以检查是否存在致命错误的函数。每个设计工具略有不同，但检查是否有 DRC 错误。

img_(1)_ZqP0S3G4Uh.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
<图片为Altium的DRC窗口。如果你看菜单，你可以看到你可以设置各种规则>
 
去耦电容

适用于所有芯片设计。去耦电容是用来消除电源线的噪声。由于滤波的目的是尽量靠近对应的芯片，也就是线路的末端。通常，从主电源开始，大帽是按照小帽的顺序排列的。换句话说，最好将最小的盖放在芯片上。但是，对于某些芯片，建议检查数据表，因为在主芯片附近会放置一个大帽。

img_(2)_qMBad1kFyE.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
img_(3)_ncecLJh3Of.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
振荡器

建议将振荡器放置在尽可能靠近芯片的位置。

因为是频率很高的时钟，所以建议画一条和芯片同层的线，不要过孔。

建议线路设计的越简单越短。

此外，绝对不可能将两个设备连接到一个振荡器。（电流不足，相互干扰问题）

4_ULoR7s9TDg.jpg?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
板的pcb横截面：尽可能靠近芯片放置，无过孔布线>
 
地平面

Power Line 还应考虑 Pattern 和 Via 设置。在图案中，电流容量根据铜箔的宽度、厚度（高度：OZ）和温度而变化。

电流容量因 Via 而异，因此建议在设计时考虑到这一点。最好设计几个较小的过孔而不是一个大过孔。

img_(4)_qJhocIqi7T.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
_RArAtPu5eH.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 

 

原理图设计指南

电路类型分为以下几类。

  • W6100, W5100S, W5300
  • W5500
  • W7500P
  • W7500
W6100、W5100S、W5300原理图设计
_(1)_7DFUsWyG1A.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
  • 如果您使用不包含 Trans 的 RJ45 连接器，则还必须设计 Trans 部分。
  • 选项 1 是用于 EMI 保护的阻尼电阻器。在我们的例子中，经常使用 33Ω。
W5500原理图设计
_(2)_oYOAiPtGb3.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
  • 如果您使用不包含 Trans 的 RJ45 连接器，则还必须设计 Trans 部分。
  • 选项 1 是用于 EMI 保护的阻尼电阻器。在我们的例子中，经常使用 33Ω。

****** W5500 内部 Rx、Tx PHY 以不同模式驱动。因此，改变了TCT/RCT的设计。

让我们看看下面的电路

_(3)_IPuQAiDP78.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 

一般的 PHY 芯片具有与 Rx 和 Tx 相同的 UTP 端口电平。PHY有两种模式，Voltage Mode和Current Mode，根据PHY Chip数据中存储的UTP端口电平来决定。

与常规芯片不同，W5500 具有不同的 Rx 和 Tx 端口级别。Rx 侧以电流模式驱动，Tx 侧以电压模式驱动。

在电流模式下，CT 应通过电容连接到 GND，在电压模式下，电源应连接到 CT。

如果您查看上面的以太网插座，就会发现 RCT 和 TCT 是捆绑在一起的。因此，如果电压施加到电流模式 RCT，则需要用适当的电容器将 Rx 和 Tx 线绝缘以防止旁路。

换句话说，只有当电路配置了W5500、TCT、RCT捆绑在一起的RJ-45 Socket时，才需要在Rx Line上加一个Capacitor。

W7500P原理图设计
_(4)_dBq9vG4ynj.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
  • 如果您使用不包含 Trans 的 RJ45 连接器，则还必须设计 Trans 部分。
  • 选项 1 是用于 EMI 保护的阻尼电阻器。在我们的例子中，经常使用 33Ω。
W7500原理图设计
  • PHY Chip需要另外设计，设计部分参考PHY Chip厂商的Doc。
[附加]变压器与RJ-45分离时的电路（如果使用带变压器的RJ-45插座，适用X）
_(5)_KOdU8bKEeX.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
  • A 和 B 部分应尽可能靠近变压器级放置。
  • 变压器与 RJ-45 插座之间的距离应尽可能近。
  • 建议距离小于 25mm (1000mil)。

PCB设计指南

以太网插座部分

Socket分为Socket combined with Trans和Socket separated。分为这两类，但请注意，根据变压器设计，电路可能略有不同。总的来说，Socket结合Trans使用的比较多。

124142_iLNU5t18Rp.jpg?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
_(7)_NEGH8iqZrL.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
  • 像上面的PCB一样，不把Power和GND Plane放在Ethernet Socket下面的层里，也能起到很好的绝缘作用。
  • 如果设计与 Trans 分离，则 Trans 也可以绝缘，而无需将 Power 和 GND Plane 放在下层。
MDI数字线
_(6)_LDlw0pSjZw.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
_(8)_vJKguf05yT.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
  • TX 和 RX 线越短越好。
  • 为了屏蔽，最好在 TX 和 RX 对之间制作一个 GND 平面。
  • PHY 和 RJ45 连接器之间不应有数字信号路由。
  • TX 和 RX 信号附近不能有高频设备和线路。
  • 尽可能调整TX和RX线的长度是好的。
  • TX+/- 和 RX+/- 信号的独立阻抗应保持在 50 欧姆以下，+/- 差分信号的阻抗应保持在 100 欧姆。
  • 建议信号长度小于25mm（1000mil），无论多长都不应超过75mm（3000mil）。
  • TX+/- 和 RX+/- 的走线应该以 45 度或曲线连接。
  • TX+/- 和 RX+/- 信号不适用于 Via 或 Layer 更改。
image_oowwYgOvBt.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 
_(9)_LXkm6JkQvQ.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
<调整差分对线的线长。>
 
_(10)_6im2FYh7Wk.png?auto=compress%2Cformat&w=740&h=555&fit=max
 

 


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