1. متطلبات شبكة الأسلاك إشارة
تمامًا مثل كبل شبكة UTP CAT5e المستخدم بشكل شائع في اتصالات الشبكة ، فهو يتمتع بمقاومة 100 أوم بتردد 1 ميجاهرتز -100 ميجاهرتز. لذلك ، من أجل الحصول على خصائص إرسال إشارة أفضل ، يجب تصميم / إنتاج كل زوج من خطوط الإشارة التفاضلية على لوحة الدوائر المطبوعة بمقاومة 100 أوم. . على سبيل المثال ، في ESMARC EVB V5.0 ، يكون عرض الخط لكل زوج من خطوط الإشارة التفاضلية للشبكة 7 مل ، وتباعد الأسطر هو 8 مل. في وثائق / بريد معالجة وإنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تم اقتراح متطلبات المعاوقة: (عرض خط تباعد خط عرض خط) 7mil-8mil-7mil ، مقاومة 100 أوم. في ظل الظروف العادية ، ستعيد الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور ضبط الصفيحة النحاسية وفقًا لمتطلباتك بحيث تكون مقاومة خط الإشارة في حدود + / - 10 من القيمة المطلوبة لتلبية المتطلبات.
من أجل التأكد من أن فرق طور الإشارة على خط الإشارة التفاضلية عالية التردد صغير بدرجة كافية ، من الضروري التأكد من أن طول كل زوج من خطوط الإشارة التفاضلية هو نفسه قدر الإمكان ، أو للتحكم في الحد الأقصى لطول فرق الخط . بالنسبة لخطوط إشارة اتصالات الشبكة ، يجب التحكم في أقصى فرق طول لخطوط الإشارة في حدود + / - 25 ميلًا. بالنسبة لشبكة 10 ميجابت في الثانية / 100 ميجابت في الثانية ، تكون خطوط الاتصال TX و RX مستقلة نسبيًا ، لذلك يمكن التحكم في طول الخطوط التفاضلية TX و RX بشكل منفصل. بالنسبة لشبكة 1000 ميجابت في الثانية ، تحتاج أزواجها الأربعة من الإشارات التفاضلية إلى إرسال البيانات في نفس الوقت. لذلك ، بالنسبة لتوصيلات واجهة شبكة 1000 ميجا بت في الثانية ، ليس من الضروري فقط التحكم في اختلاف طول الخط لكل زوج من الخطوط التفاضلية ، ولكن أيضًا للتحكم في الفرق بين الأزواج الأربعة من الخطوط التفاضلية. فرق طول الخط. يجب أن يكون تباعد الأسطر لكل زوج من خطوط الإشارة التفاضلية أكبر من / يساوي عرض الخط لكل خط إشارة لتلبية متطلبات EMI للوحة الدائرة. على سبيل المثال ، في ESMARC EVB V5.0 ، يكون عرض خط خط إشارة الشبكة 7 مللي ، وتباعد الأسطر للخط التفاضلي هو 8 مللي.
أدناه ، خذ لوحة تقييم ESMARC EVB V5.0 كمثال لتوضيح ذلك.
(الشكل 1) (الشكل 2)
الشكل 1 هو توجيه PCB لواجهة الشبكة CN8-1 1000Mbps ، والشكل 2 هو توجيه PCB لواجهة الشبكة CN8-2 10Mbps / 1000Mbps. يمكن أن نرى بوضوح من الشكل أن كل زوج من خطوط الإشارة التفاضلية موصلة بأسلاك وفقًا لمتطلبات الأسلاك التفاضلية.
(الشكل 3)
الشكل 3 هو قيمة المعلمة لطول التتبع لواجهة الشبكة 1000 ميجابت في الثانية (CN8-1). يمكن العثور على هذه المعلمة في أداة EDA. في الشكل أعلاه ، NET1_TX هي 1000M_D0 ، و NET1_RX هي 1000M_D1 ، بالإضافة إلى 1000M_D2 و 1000M_D3 من خلال مقاومة وصلة الإشارة ، والتي تشكل معًا 4 أزواج من خطوط الإشارة التفاضلية لواجهة الشبكة 1000 ميجابت في الثانية.
في تصميم تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تم تصميم مقاومات العبور بين خطوط الإشارة التفاضلية 1000M_D2 و 1000M_D3 ودبابيس إشارة اللوحة الأم. يوجد طول خط إشارة يبلغ حوالي 400 ميل بينهما ، وبالتالي فإن الفرق في طول الأزواج الأربعة من خطوط الإشارة التفاضلية صغير نسبيًا. يمكن أن يلبي بشكل أساسي متطلبات الاتصال في بيئة 1000Mbps.
(الشكل 4)
الشكل 4 هو قيمة معلمة طول التتبع لواجهة الشبكة 10Mbps / 100Mbps (CN8-2). يمكن أن نرى من المعلمات أنه بالنسبة لواجهة شبكة 100 ميجابت في الثانية ، فإن أزواج أطوال خطوط الإشارة التفاضلية ، TX و RX ، مستقلتان وتتحكمان في أطوال الخط على التوالي.
(الشكل 5)
يظهر في الشكل 5 زوج من خطوط الإشارة التفاضلية 100M_NET2_RX. يبلغ الفرق في الطول بين خطي الإشارة (100M_TPRX2+ ، 100M_TPRX2-) حوالي 20 مل ، وهو ما يلبي متطلبات تصميم التوجيه التفاضلي لاتصالات الشبكة.
بالإضافة إلى التوجيه وفقًا للمتطلبات التفاضلية والتحكم في طول خط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، من الضروري أيضًا ملاحظة أنه بعد تفريغ خط الإشارة من المنفذ ، يجب معالجة خطي الإشارة بطول متساوٍ في أسرع وقت ممكن. كما هو مبين أدناه:
في الشكل 6 ، يكون مخرج خط الإشارة التفاضلية متماثلًا ، لذلك بعد المخرج ، يمكنك متابعة التوجيه التفاضلي مباشرةً. في الشكل 7 ، نظرًا لأن خط الإشارة التفاضلية غير متماثل ، بعد رسم الخط ، يجب معادلة خط الإشارة في أقرب وقت ممكن ، ومن ثم يجب توجيه خط الإشارة التفاضلية العادية.
2. حماية البيئة والتنمية المستدامة لمنافذ الشبكة
نظرًا لخصوصية تطبيقات الشبكة ، تتداخل منافذ الشبكة بسهولة عن طريق الإشارات الخارجية ، لذلك يجب أن تمر إشارة شبكة النظام عبر محول شبكة 1: 1 قبل أن يتم توصيلها بمقبس RJ45 ، مثل التكامل الذي تستخدمه Intron واجهة شبكة 10Mbps / 100Mbps HR871181A ، واجهة شبكة 1000Mbps HR851178C ، هناك محول عزل شبكة داخلي 1: 1 وملف الحث للوضع الشائع (كما هو موضح في الشكل 8) ، والذي يمكن أن يمنع بشكل فعال إشارات تداخل الوضع المشترك على خط الاتصال ، وفي نفس الوقت منع إشارة تداخل DC من إتلاف محرك شبكة النظام.
بالإضافة إلى ذلك ، من أجل زيادة تحسين خصائص ESD لمنفذ الشبكة ، يمكنك تصميم جهاز حماية ESD مخصص ، وفي تصميم PCB ، يجب أن يكون جهاز حماية ESD أقرب ما يمكن من لوحة الدبوس لمنفذ شبكة RJ45 . كما هو مبين أدناه:
كما هو موضح في الشكل 9 ، يوجد جهاز حماية ESD المخصص لمنفذ الشبكة على لوحة PCB ، بالقرب من منفذ شبكة RJ45. يوضح الشكل 10 جهاز الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي المصمم لمنافذ الشبكة في دائرة ESMARC EVB.
أخيرًا ، بالنسبة لمقبس الشبكة RJ45 ذي الغلاف المعدني ، يوصى بتوصيل الغلاف المعدني بنقطة تأريض موثوقة وآمنة في موقع تثبيت الجهاز. إذا تعذر ضمان موثوقية أسس الأمان في الموقع ، يوصى بتوصيل الغلاف المعدني لـ RJ45 بالمستوى الأرضي للوحة من خلال مكثف عالي الجهد (مثل 102M / 1KV) ، كما هو الحال في المعالجة ESMARC EVB.
