无隔离变压器以太网端口设计
Application Note 120
Capacitive Coupling Ethernet Transceivers
without Using TransformersMicrel 10/100 Ethernet Products
Micrel Inc. • 2180 Fortune Drive • San Jose, CA 95131 • USA • tel +1 (408) 944-0800 • fax + 1 (408) 474-1000 • http://www.micrel.com
June 2009 M9999-061209-BGeneral Description
It is a common practice to capacitively couple Ethernet
transceivers (PHYs) together without the use of a
transformer to reduce both the BOM cost and PCB area.
This application note describes methods for capacitive
coupling of Micrel’s 10/100 Ethernet devices.
Micrel Devices for Capacitive CouplingKSZ8695 FamilyCENTAUR – SoC
KSZ8721 FamilySingle Port 10/100 PHY
KSZ8001 FamilySingle Port 10/100 PHY
KSZ8041 FamilySingle Port 10/100 PHY
KSZ8841 FamilySingle Port 10/100 MAC Controller
KSZ8842 Family3-Port 10/100 Switch
KSZ8993 Family3-Port 10/100 Switch
KSZ8893 Family3-Port 10/100 Switch
KSZ8873 Family3-Port 10/100 Switch
KSZ8851 FamilySingle Port 10/100 MAC Controller
KSZ8995 Family5-Port 10/100 Switch
KSZ89978-Port 10/100 Unmanaged Switch
KSZ89999-Port 10/100 Unmanaged Switch
Methods for Capacitive Coupling
The method for capacitive coupling depends upon whether
or not the receiver circuit provides an internal DC bias
offset.
Transmit Termination
Figures 1 and 2 show the capacitive coupling for transmit-
side termination. In this method, the 50Ω pull-up resistors
R1 and R2 are pulled up to analog 3.3V VDD (except
KSZ8999/7 is 2.1V). All Micrel devices listed in this
application note require this output termination, except for
the KSZ8993 device.
For the KSZ8993, R1 and R2 are tied together, but not to
VDD. The TXPx and TXMx differential signals are each
terminated with 50Ω pull-ups to the port’s VREFx pin.
Receive Termination for Devices with Internal DC Bias
Figure 1 shows the circuit diagram for capacitive coupling
to a receiver with internal DC biasing. The 50Ω pull-up
resistors R3 and R4 are capacitively coupled via C3 to
analog 3.3V VDD, providing the correct receiver inputtermination. This method is applicable to the KSZ8993,
which provides internal DC biasing.VDDVDD
Figure 1. Capacitive Coupling Circuit Diagramfor Receivers with Internal DC Bias
Receive Termination for Devices without Internal DC
Bias
Figure 2 shows the circuit diagram for capacitive coupling
to a receiver without internal DC biasing. In this illustration,
the 50Ω pull-up resistors R3 and R4 on the receiver inputs
provide the necessary DC offset. These 50Ω resistors also
provide the input termination.
This method is applicable to the KSZ8695 Family,
KSZ8721 Family, KSZ8001 Family, KSZ8041 Family,
KSZ8841 Family, KSZ8842 Family, KSZ8893 Family
KSZ8993M/F, KSZ8873 Family KSZ8995 Family and
KSZ8851 Family, none of which provide internal DC
biasing. V DD V DD
Figure 2. Capacitive Coupling Circuit Diagramfor Receivers without Internal DC Bias
Transmit /Receive Termination for KSZ8997 and
KSZ8999
Figure 2 shows the capacitively coupling between two
KSZ8997 or KSZ8999 devices. It is necessary to choose
pull-up resistor values (R1, R2, R3, and R4) that
will provide the DC offset for the transmit differential pair
Txdc level greater than 1.3V in order to maintain aMicrel, Inc.Application Note 120
June 20092 M9999-061209-Breasonable and balanced swing. To accomplish this, the
following values should be utilized:
VDD = 2.1V (typ)
R1, R2, R3, R4 = 33 ohms
Txdc = 1.44V (VDD-20mA x 33ohms)
Swing = ±330mV (20mA x 33/2ohms)
or
VDD = 2.3V(max)
R1, R2, R3, R4 = 40 ohms
Txdc = 1.5V (VDD-20mA x 40ohms)
Swing = ±400mV (20mA x 40/2ohms)
Using these values will provide a reliable capacitively
coupled circuit between two KSZ8997 or KSZ8999 devices
over a short distance.
Recommended Link Configuration
Configure both link partners as follows:
Force Mode (auto-negotiation disabled)
Auto MDI/MDI-X (disabled)
100BASE-TX
The only exception to this recommendation is the
KSZ8997. The KSZ8997 does not support force mode and
auto-negotiation must be performed. Auto-negotiation has
been verified under these circumstances.
The designer can choose either half-duplex or full-duplex
mode.
100BASE-TX Applications
For 100BASE-TX, the transmit drivers are current-driven
for all the Micrel devices discussed in this application note.
The transmit side drives at 20mA single-ended. If the
supply voltage for the 100BASE-TX transmitters and the
transmit side pull-up resistors (R1, R2) is 3.3V, the DC
offset for the transmit differential pair is 2.3V (3.3V - (0.02A
x 50Ω) = 2.3V).
On the receive side, the receive differential pair has a very
high input impedance. If the supply voltage for the
100BASE-TX receivers and receive-side pull-up resistors
(R3, R4) is 3.3V, the DC offset for the receive differential
接口防护电路-网口20100504
1 1 网口
1.1 网口
网口按传输速率分为十兆、百兆、千兆网口，结合公司实际情况，目前使用最多的是百兆和千兆网口。
100BASE-TX 是 IEEE 802.3u 标准，是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线，一对用于发送，一对用于接收数据。在传输中使用4B/5B 编码方式，信号频率为125MHz。符合EIA586 的5类布线标准和IBM 的SPT 1类布线标准。使用同10BASE-T 相同的RJ-45 连接器。它的最大网段长度为100
米。它支持全双工的数据传输。5类电缆的传输速度最小为0.57bt/m（bt 表示10ns），快速以太网规定网络接口PHY的延迟不能超过25bt，I类中继器的任意两个端口的延迟不能超过70bt，II 类中继器（所有端口都是100BASE-TX）的任意两个端口的延迟不能超过46bt。根据以上计算，在保证能够完成冲突检测的前提下，5 类电缆布线的长度可以大于100 米。但是在电缆安装的时候，必须符合EIA/TIA-568 标准，它描述了接线箱和网络节点之间的电缆长度。这一段长度在以太网规范中定义为链段。100BASE-TX
规范支持最大长度为100 米的链段。就是说连接任意两个MDI的网线的长度不能大于100 米。所以在100BASE-TX 中PHY 的设计只要保证最大长度100 米的应用。
1000BASE-TX 是IEEE802.3z标准，速率为1000Mbit/s（1Gbit/s），最大电缆长度为100米。
1000Base-TX是基于四对双绞线，但却是以两对线发送，两对线接收(类似于100Base-TX的一对线发送一对线接收)。由于每对线缆本身不进行双向的传输，线缆之间的串扰就大大降低，同时其编码方式也相对简单。这种技术对网络的接口要求比较低，不需要非常复杂的电路设计，降低了网络接口的成本。但由于使用线缆的效率降低了(两对线收，两对线发)，要达到1000Mbps的传输速率，要求带宽就超过100MHz，也就是说在五类和超五类的系统中不能支持该类型的网络。一定需要六类系统的支持。
一种可靠的百兆以太网接口设计与实现
第１期 焦亚涛等．一种可靠的百兆以太网接口设计与实现 ７１
一种可靠的百兆以太网接口设计与实现
焦亚涛 任勇峰 李娜娜 王雪松
（中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原０３００５１）
摘 要 针对飞行器遥测系统研制的需要，设计并实现了一种基于ＦＰＧＡ和Ｗ５３００的可靠的百兆以太 网接口。本接口包括变压器隔离模块、以太网控制器和中央控制器３部分。接口采用ＵＤＰ传输协议． 实现了以６．５ＭＢ／ｓ的速度可靠、稳定地接收遥测设备的数据流的功能。设计针对ＵＤＰ协议本身存在的 不可靠性，在接口硬件电路设计和软件逻辑设计上分别做了可靠性优化，基本上保证了传输链路的可靠 性，确保了数据的完整性。 关键词 以太网接口 ＵＤＰ Ｗ５３００可靠性 中图分类号ＴＨ８６５ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０００—３９３２（２０１２）０１－００７ｌ ４
随着航空、航天技术的发展，在各类飞行器的 飞行试验中，遥测设备需要采集的数据量越来越 大，对数据的传输速度和距离要求越来越高…。 传统的总线技术，如ＲＳ２３２及ＲＳ４８５等已经无法 满足需要 。以太网通信具有传输距离长和速 度高的优点，并且目前的以太网控制器大多集成 了以太网硬件协议栈，使得以太网通讯的开发和 实现变得越来越简单，因此在遥测设备中得到越 来越广泛的应用。 笔者设计并实现了一种基于ＦＰＧＡ和Ｗ５３００ 的高速、可靠的百兆以太网接口，该接口是某遥测
记录系统的子模块，其设计目标是以６．５ＭＢ／ｓ的 速度接收以太网数据流。由于遥测设备采用
ＵＤＰ协议进行数据流的发送，因此本接口采用 ＵＤＰ作为数据传输协议。而ＵＤＰ协议本身具有
不可靠性，需要在硬件电路设计和软件逻辑设计 上做可靠性优化来确保数据的完整性。
１ 接口设计方案 接口采用集成ＭＡＣ、ＰＨＹ和ＴＣＰ／ＩＰ协议栈 于一体的以太网控制器，采用ＦＰＧＡ作为中央控 制器，完成对以太网控制器的控制、对数据的编码 和存储（图１）。在接口和遥测设备之间采用隔离 变压器以保护接口。
基于以太网的ARINC429总线接口板的设计
基于以太网的ＡＲＩＮＣ４２９总线接口板的设计 ・４５・
基于以太网的ＡＲＩＮＣ４２９总线接口板的设计
王传清，宋东，王彦文
（西北工业大学航空学院，陕西西安７１００７２）
摘要：采用８位单片机和ｕｌＰ协议，设计了一种基于以太网的ＡＲＩＮＣ４２９总线接口板。给出了系统的整体构成及原理，重点
阐述了ｕｌＰ协议的移植、以太网接口与ＡＲＩＮＣＡ２９总线接口的软硬件设计、实现。试验表明该接口板数据传输稳定、应用 灵活、易于扩展，在ＡＲＩＮＣ４２９总线的测试方面具有广阔的应用前景。 关键词：ｕｌＰ协议；单片机；以太网；ＡＲＩＮＣＡ２９总线
中图分类号：ＴＰ３９３．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８８２９（２００７）０９—００４５—０３
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂｏａｒｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｆｏｒ ＡＲＩＮＣ４２９ Ｂｕｓ
ＷＡＮＧ Ｃｈｕａｎ—ｑｉｎｇ，ＳＯＮＧ Ｄｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙａｎ—ｗｅｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｌｌ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｏａｒｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｆｏｒ ＡＲＩＮＣＡ２９ ｂｕｓ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｔ ｕｓｅｓ ８－ｂｉｔ ｍｉｃｒｏｅｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｕＩＰ ｉｍｐｌｅｍｅｎ— ｔａｔｉｏｎ Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｌｅ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｃｅｒｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｏｆ ｕＩＰ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ， ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ＡＲＩＮＣＡ２９ ｂｕｓ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｅｓｔｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄａｔａ
以太网接口MII,RMII,SMII,GMII总线接口简介
以太网接口MII,RMII,SMII,GMII总线接口简介
所有的这些接口都从MII而来，MII是(Medium Independent Interface）的意思，是指不用考虑媒体是铜轴、光纤、电缆等，因为这些媒体处理的相关工作都有PHY或者叫做MAC的芯片完成。
MII支持10兆和100兆的操作，一个接口由14根线组成，它的支持还是比较灵活的，但是有一个缺点是因为它一个端口用的信号线太多，如果一个8端口的交换机要用到112根线，16端口就要用到224根线，到32端口的话就要用到448根线，一般按照这个接口做交换机，是不太现实的，所以现代的交换机的制作都会用到其它的一些从MII简化出来的标准，比如RMII、SMII、GMII等。
RMII是简化的MII接口，在数据的收发上它比MII接口少了一倍的信号线，所以它一般要求是50兆的总线时钟。RMII一般用在多端口的交换机，它不是每个端口安排收、发两个时钟，而是所有的数据端口公用一个时钟用于所有端口的收发，这里就节省了不少的端口数目。RMII的一个端口要求7个数据线，比MII少了一倍，所以交换机能够接入多一倍数据的端口。和MII一样，RMII支持10兆和100兆的总线接口速度。
SMII是由思科提出的一种媒体接口，它有比RMII更少的信号线数目，S表示串行的意思。因为它只用一根信号线传送发送数据，一根信号线传输接受数据，所以在时钟上为了满足100的需求，它的时钟频率很高，达到了125兆，为什么用125兆，是因为数据线里面会传送一些控制信息。SMII一个端口仅用4根信号线完成100信号的传输，比起RMII差不多又少了一倍的信号线。SMII在工业界的支持力度是很高的。同理，所有端口的数据收发都公用同一个外部的125M时钟。
GMII是千兆网的MII接口，这个也有相应的RGMII接口，表示简化了的GMII接口。
MII工作原理
“媒体独立”表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。
基于W5300以太网接口的伺服控制系统设计
基于W5300以太网接口的伺服控制系统设计
倪晓宇;楚建安;严建海
【摘 要】在DSP+CPLD伺服控制系统中，采用以太网控制器W5300，实现以太网的接入。介绍了W5300的工作原理，阐述了系统的硬件设计及软件实现。该设计方案开发周期短、硬件连接简单、体积小，能够实现基于TCP协议的数据通信。%In the DSP+CPLD servo control system, using the Ethernet controller
W5300, realizes the Ethernet connection. Introducing the working principle
of W5300 ,and elaborated the system hardware design and software
implementation.The design development cycle short, simple hardware
connection, small volume, can realize the data communication based on
TCP protocol.
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2016(024)003
【总页数】3页(P102-103,106)
【关键词】伺服控制;DSP;CPLD;W5300;数据通信
【作 者】倪晓宇;楚建安;严建海
【作者单位】西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安 710048;西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安 710048;西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安 710048
【正文语种】中 文
【中图分类】TN919 随着伺服控制系统对系统的实时控制精度的要求越来越高，传统单纯的采用DSP作为主控器已无法满足要求，现代伺服控制系统多采用DSP+CPLD的两级控制。同时，由于网络控制的优势日益突出，使得网络控制在工业控制中得到广泛应用。其中，以太网接口技术广泛应用在伺服控制领域。随着互联网硬件和软件的迅猛发展，以太网接口成为目前使用最广泛的网络接口，具有接口简单、通信速度高、传输距离远、通信协议完善和工作性能稳定等优点，能够实现远程高速数据通信系统［1］。同时，DSP、CPLD和以太网控制器的价格不断下降，使得将以太网接口控制器直接集成到基于DSP+ CPLD伺服控制系统中成为可能。
网络变压器的工作原理介绍和EMC设计
1 / 21 网络变压器的工作原理介绍和EMC设计 1、网络变压器的介绍 网络变压器也被称作“数据汞”，也可称为网络隔离变压器。它在一块网络接口上所起的作用主要有两个，一是传输数据，它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端；二是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平，以防止不同电压通过网线传输损坏设备。除此而外，数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。它主要用在网络交换机、路由器、网卡、集线器里面，起到信号耦合、高压隔离、阻抗匹配、电磁干扰抑制等作用。 2 / 21 网络变压器用于交换机和网卡的设计拓扑图： 以太网设备在收发器和网线间使用变压器，其包含中心抽头变压器，自耦变压器，共模电感。最新的以太网设备通过变压器提供48V电源，采用集成连接器，应用越来越广泛。这些器件的特性对于EMI的抑制很关键。 2、网络变压器分类 产品依据结构类型，可以分为两类:a.离散性网络变压器(DiscreteLAN Magnetics Module)；b.内部集成磁性变压器模块的RJ45连接器 (RJ45 Connector with Integrated Magnetics,ICMs)。 产品依据客户焊接类型，可以分为两类:a.表面贴装元件 (SMT,Surface Mount Type)；b.插件元件 (TH,Through-Hole Type)。 3 / 21 产品依据传输速率，可以分类四类:a. 10Base-T；b. 10/100Base-T；c. 1000 Base-T；d. 10G Base-T。 (Base-T: Baseband，双绞线对。简而言之，Base-T是一种以bps速率工作的局域网（LAN）标准，它通常被称为快速以太网，并使用UTP（非屏蔽双绞线）铜质电缆。快速以太网有三种基本的实现方式：Base-FX、 Base-T、和1Base-T4。每一种规范除了接口电路外都是相同的，接口电路决定了它们使用哪种类型的电缆。为了实现时钟/数据恢复（CDR）功能，Base-T使用4B/5B曼彻斯特编码（Manchester Encoding）机制。) 3、网络变压器的工作原理: 3.1 内部结构 4 / 21 1、共模扼流圈（CMC：Common mode Choke） 共模扼流圈(Common mode Choke)，也叫共模扼制电感，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。理想的共模扼流圈对L（或N）与E 之间的共模干扰具有抑制作用，而对L 与N 之间存在的差模干扰无电感抑制作用。但实际线圈绕制的不完全对称会导致差模漏电感的产生。信号电流或电源电流在两个绕组中流过时方向相反，产生的磁通量相互抵消，扼流圈呈现低阻抗。共模噪声电流（包括地环路引起的骚扰电流，也处称作纵向电流）流经两个绕组时方向相同，产生的磁通量同向相加，扼流圈呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用。共模电感实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。 共模扼流圈可以传输差模信号，直流和频率很低的差模信号都可以通过，而对于高频共模噪声则呈现很大的阻抗，所以它可以用来抑制共模电流骚扰。 共模电感扼流圈是开关电源、变频器、UPS 电源等设备中的一个重要部分。其工作原理：当工作电流流过两个绕向相反线圈时，产生两个相互抵消的磁场 H1、 H2 ，此时工作电流主要受线圈欧姆电阻以及可忽略不计的工作频率下小漏电感的阻尼。如果有干扰信号流过线圈时，线圈即呈现出高阻抗，产生很强的阻尼效果，达到衰减干扰信号作用。 CMC抑制共模信号： 顾名思义，共模扼流圈是用来抑制共模噪声信号（无用的信号，干扰信号)的元件，它对共模噪声信号形成高阻抗，而对差模信号(有用的信号)基本上无影响。它是抑制EMI电磁干扰的主要元件，工作原理如下: 5 / 21 共模信号是指在两输入端输入极性相同的信号。共模信号将导致电磁干扰。电磁干扰分为辐射干扰和传导干扰（进入电源线内）。信号传输不对称和阻抗不匹配时差模信号转换都将产生数字终端设备的共模信号。 CMC对差模信号无影响： 6 / 21 2、自耦合变压器(Center Tapped Auto-Transformer) 自耦合变压器对差模信号形成高阻抗，对共模信号基本上无影响，按照以上的接线方式接入线路中，可以有效地进行信号传输，继而进一步减少及抑制了电磁干扰。 3、扼流圈工作原理及插入损耗特性（或称阻抗特性）： 变压器两脚加上信号电压(差模信号)时，经过磁路耦合作用在变压器的次级端感应出感生电压。对于信号电压，由于CMC两绕组同时流过的信号电流大小相等、方向相反，在CMC的铁芯磁路中产生了方向相反的磁通，相互抵消，不影响差模信号传输。而此时变压器Transformer两绕组流过的则是大小相等，方向相同的电流，致使变压器Transformer的作用相当于一个大的电阻，阻碍差模信号的通过，对载波信号的传输影响极少。所以差模信号被直接耦合加到负载上。而对共模信号来说，主要是通过变压器的初、次级间的分布电容耦合到次级，而此时CMC两绕组流过的是大小相等、方向相同的电流，这时CMC相当于一个大的电阻，阻止共模电流的传输，而变压器Transformer两绕组则是流过大小相等、方向相反的电流，对共模信号相当于短路，这样共模电压基本上不会被传送，而被耦合到负载上。从而既能使载波信号被很好的传输，又能抑制共模干扰信号。 4、网络变压器PCB设计 设计要点： 一、营造一个无噪音，电源稳定的环境； 二、减少EMI、EMC对芯片的影响； 三、简单的信号布线，减小走线长度。 7 / 21 1、上图中模块A（电容、电阻）应当尽可能的靠PHY。模块B应当尽可能靠近变压器 (因为当发送时RTL8201从模块A吸收电流； 而当接收时,RTL8201将从模块B采集差分信号电压； 2、RJ-45和变压器的距离(L1)应当尽可能的缩短； 3、Rtset信号应当尽可能靠近PHY, 并且如果可能的话应当远离TX+/-,RX+/-,和时钟信号； 4、晶体不应该放置在靠近I/O端口、电路板边缘和其他的高频设备、走线或磁性元件的周围； 5、晶体的外壳良好接地，以避免EMC/EMI带来的外部噪音, 同样晶体的隔离线（retaining straps of the Crystal）也需要良好的接地； 6、磁性元件或客产生磁场的元件应当被隔离并且彼此保持90度的方向，高电流的元件应当靠近电源以减少走线。高电流走线将产生更多的EMI问题；。 7、终端电阻：如上所述的模块A和B,模块A的电阻电容应当靠近PHY,两个接收终端电阻可以靠近变压器。为了更好的阻抗匹配,这些电阻/电容对应当仔细选择； 8、PHY和变压器之间的距离 (L2)也应该尽可能的短。为了实际操作的方便，这一点经常被放弃。但是，保持Tx±, Rx±信号走线得对称性是非常重要的，而且L2需要保持在一个合理的范围内，最大约10~300px。 设计实例： A、网口变压器没有集成在连接器里的网口电路PCB布局、布线规则： 8 / 21 参考上图，需要注意下面几点： 1、变压器与RJ45之间，PHY层芯片与变压器之间的距离应控制在1inch 内。当布局条件限制时，应优先保证变压器与RJ45之间的距离在1 inch 内； 2、器件布局按照信号流向放置，切勿绕来绕去； 3、变压器下方的地平面要分割，分割线宽度不小于100MIL，网口变压器放置在GND和PGND的分隔线上； 4、每对差分走线都要控制走线长度一致，同时注意控制阻抗为100欧姆； 5、注意PHY层芯片的的数字地和模拟地统一，数字电源和模拟电源使用磁珠进行隔离。同时要与变压器配合。注意PHY芯片的电源滤波，按照芯片要求设计； 6、网口指示灯的电源线3.3V或者2.5V来自于电源平面，要对它们使用磁珠和电容进行退耦；指示灯驱动线要靠近PHY串连电阻，并在进入I/O区域之前进行电容滤波。这样防止噪声通过指示灯电源线耦合到差分线对区域； 7、指示灯电源线和驱动信号线要靠近走线，尽量减小环路面积。见图左下脚； 9 / 21 8、指示灯线和差分线对要进行必要的隔离，两者要保证距离足够远，如果必要使用GND平面进行隔离； 9、注意网口变压器芯片侧中心抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短分布电感最小； 10、用于连接GND和PGND的0欧姆电阻或者电容要放置在地分割线上； 11、PHY芯片的模拟电源不要占用大面积平面，从局部铜皮通过走线、磁珠、走线拉到变压器芯片侧中心抽头上； 12、PHY芯片与变压器之间已经没有VDD，将PHY芯片与变压器之间的平面层区域定义为GND，这样可以切断来自VDD平面的噪声途径。实际处理见下图； 13、沿单板PCB的边缘（不用包住PGND，见图8）每隔250mil打一个接地过孔，这些过孔排可以切断单板噪声向外辐射的途径，减小对PGND静地的影响； 14、单板的PGND、GND通过镙孔和结构相连接，保证系统地电位的统一； 15、保证电源平面和地平面之间的良好退耦（低阻），电源平面最好和地平面相邻； 16、和电源平面相邻的信号线不要超出电源平面的投影区域； 17、要保证和电源平面相邻的信号线的回流路径的完整性，否则就要改变平面的形状，使得信号线处在平面层内，回流路径的不完整会带来严重的EMC问题； 18、推荐把所有的高速信号线、I/O线、差分线对优先靠近地平面走线，如果无法实现才以电源平面作为参考平面； 19、差分线要远离其它信号线，放置其它信号线把噪声耦合到差分线上； 20、为了减小差分信号的噪声，数字信号线或电源要远离模拟信号线或电源； 21、电源的去耦和旁路是十分重要的，它们可以为信号提供一个低阻抗通路，减小电源和地平面间的谐振。电容可以起到去耦和旁路的作用，但要保证退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路的面积尽量小，保证引线电感尽量小，见下图所示： 10 / 21 从上图可见，最右边的情况有最小的环路面积。 11 / 21 从上图可见，左边的布局中，电容要通过长线连接到平面上，存在很大的引线电感；而右边的布局中，退耦电容连线很短，保证了低引线电感的要求。 B、采用一体化连接器的网口电路PCB布局、布线规则： 一体化连接器因为体积小，性能好的优点，应用越来越广泛。通过实际的应用，发现在一体化连接器可以有效降低网口的EMI。 从上图可以看出，不同在于少了网口变压器，其它大都相同。下面只针对不同点进行描述。 1、网口变压器是隔离器件，用于切断共模，因为已经被集成在连接器里，所以地平面不再进行分割处理； 2、 一体化连接器的外壳应该连接到连续的地平面上。不要在连接器下面创建机架地； 3、 单板周围每隔250mil打接地过孔，将单板噪声屏蔽在板内。 C、电源、地平面的布局 尽管我们一直建议电源和地平面相邻，但是一些对价格敏感的单板可能并不能做到。下面的建议可以一定程度上减小电源的阻抗。见下图： 12 / 21 电源层power2并没有与地平面相邻，对地阻抗可能较大，如果退耦不合理就会带来EMC问题。而且，如果POWER2层被同时分成多个电压区域，跨这些区域的信号线就会因为回流路径不连续产生较大的环路面积，从而导致出现EMC问题。 如果我们在inner4层和bottom层进行地填充，就可以一定程度的降低电源的阻抗，为信号线创造低阻抗通路。 D、差分线对布局、布线要求 差分线对以差分形式存在，具有很强的共模抑制能力，但是如果布局布线不当，差模就可以转化为共模，带来共模噪声。因此对差分线的处理要注意： 1、 差分线对间的距离要保持一致，大约等于线宽； 2、 差分线的特征阻抗要控制在100欧姆±10％； 3、建议在内层走线，并尽量和地平面相邻； 4、 保持差分线对的对称，任何不对称都会造成差模向共模的转变。 E、差分信号终端电阻、滤波电容的布局、布线 49.9欧姆的终端电阻（有的PHY可能没有）必须靠近PHY芯片的TX和RX管脚放置，两个终端电阻的中间必须和地以尽可能短的连线相连。如下图所示：
网络变压器的作用
网络变压器的作用、原理及主要参数
前言 图 1 所示的网络变压器(Ethernet Transformer，也称数据汞/网络隔离变压器) 模块是网卡电路中不可或缺的部分，它主要包含中间抽头电容、变压器、自耦变 压器、共模电感。该变压器一般都安装在网卡的输入端附近。工作时，由收发器 送出的上行数据信号从络变压器的 Pin16-Pin15 进入，由 Pin10-Pin11 输出，经 RJ45 型转接头，再通过非屏蔽双绞线送往服务器;服务器送来的下行数据信号经 另一对非屏蔽双绞线和 RJ45 型转接头，由
Pin7-Pin6 进入，由 Pin1-Pin2 输出， 然后送到网卡的收发器上。
本文将主要分析网络变压器的原理、主要参数及实现的功能。
Ethernet Transformer 主要实现以下三个功能：
1.满足 IEEE 802.3 电气隔离要求
2.无失真传输以太网信号
3.辐射发射的抑制
电气隔离
任何 CMOS 制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于 0V 的(取 决于芯片的制程和设计需求)，PHY 输出信号送到 100 米甚至更长的地方会有很 大的直流分量的损失。而且如果外部网线直接和芯片相连的话，电磁感应(打雷) 和静电，很容易造成芯片的损坏。
再就是设备接地方法不同， 电网环境不同会导致双方的 0V 电平不一致， 这样信号从 A 传到 B，由于 A 设备的 0V 电平和 B 点的 0V 电平不一样，这样可 能会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。
网络变压器把 PHY 送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增 强信号，并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。这样不但使网线和 PHY 之间没有物理上的连接而换传递了信号，隔断了信号中的直流分量，还可 以在不同 0V 电平的设备中传送数据。 网络变压器本身就是设计为耐 2KV~3KV 的电压的。也起到了防雷保护 作用。有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏，大都是 PCB 设计不合理 造成的，而且大都烧毁了设备的接口，很少有芯片被烧毁的，就是变压器起到了 保护作用。
基于LM3S6432 的串口以太网转换器的设计与实现
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基于LM3S6432 的串口以太网转换器的设计与实现
作者：罗彩洪 陈晓敦
来源：《电脑知识与技术》2013年第02期
摘要：对于当前物联网的应用及需求，以Cortex-M3芯片为模版，实现串口与以太网之间的数据转换与传送，该文简要介绍了转换设备的硬件与软件设计，通过实际应用验证其的可行性。
关键词：LM3S6432、Cortex-M3、串口、以太网
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）02-0252-05
近几年来，随着物联网的推广，越来越多的设备需要联入网路工作，通过现有的精简的TCP/IP协议栈来实现网路通信。对于现有的32位的ARM芯片来说，集成这样的一个带有TCP/IP协议的通信系统，是件很容易的事。但是对于8位的单片机来说却是件难事，固有的FLASH空间限制了其使用，那么使用8位单片机的产品就不能实现网路通信了吗？答案是否定的。串口以太网转换器就是将得到的8位单片机的串口，通过内部转换以网络帧的形式进行通信，以达到网络通信的目的，大大增加了原串口设备的远程控制收发的功能。
1 转换器的硬件规划与设计
转换器在MCU的选择上，根据功耗、存储空间，硬件特点等方面，我们选择TI公司的LM3S6432 作为转换器的主芯片。
如果说软件设计是系统的思想的话，那么硬件设计就是整个系统的躯干了。整个转换器在硬件设计上由核心板+底板+ 接线板构成，核心板可用于后期的芯片升级和更换，接主板提供了主要的供电和IO接口，接线板方便后期的线材链接。电源部分采用DC-DC电路作为系统电源部份，输入电压12V，输出为5V和3.3V两路。
本系统MCU芯片LM3S6432是LuminaryMicro（TI）公司推出的基于ARMCortex-M3嵌入式内核的微控制器。
不使用变压器,网口PHY芯片直连心得
不使用变压器，网口PHY芯片直连心得
热度 9已有 2890 次阅读2013-5-3 10:40 |个人分类:心得|系统分类:接口电路
我想很多人都考虑过，当同一块板卡上的两块网口PHY芯片对连的时候，能不能省略两个网络变压器而直接对连呢，答案当然是肯定的。
不过我实际操作过后，发现里面还是有很多陷阱，现在给大家一一道来。
首先我们必须知道一件事情，网口PHY芯片对于TX与RX的驱动方式有电压驱动和电流驱动之分。最简单的一个识别方式就是看其推荐原理图，如果网络变压器的中心抽头需要提供一个VCC（3.3V、2.5V等等，下同）电源的就是电压驱动，如果是直接加一个对地电容就可以的就是电流驱动。
现在我们来精简电路。（由于两块PHY芯片靠的很近，故在此不考虑阻抗匹配的问题，如果情况不同，请自行考虑，下同）
最原始的情形就是使用两个网络变压器，然后TX与TX交叉连接，也就是正常的连接方式。(目前以太网TX与TX直连就可以了)。
先精简成如上图所示的情况，使用一个1CT：1CT的普通变压器，这种方式其实没有经过实质性的改变，所以一定是可行的（没有验证过[em:10:]），但既然是要精简了就得精简到底，所以这种方式估计没什么人会愿意使用。
再精简成最实用的情况，如上图所示，使用电容隔离，加入偏置电流。
其中连接千兆PHY时，电容取值0.01uF，百兆PHY时，电容取值0.1uF，网上有一个图使用的是10uF的电容，我觉得太大了。
其中电阻我实测时使用的是49.9ohm，取值的原则应该是考虑其驱动能力以及阻抗匹配的要求。（我认为此处应该使用电感更为合理，但是我没有合适的，所以没有测过，我实测了一个60ohm 500mA的磁珠，不通，示波器观察波形发现信号幅度过小，网上有一个图使用的是30ohm的电阻，我觉得还是49.9ohm更为合理，有兴趣的朋友可以试试不同的方案[em:2:]）
有人可能会问，能再精简一下么？
网络变压器简介
网络变压器简介
网络变压器具体有T1/E1隔离变压器；ISDN/ADSL接口变压器；VDSL高通/低通滤波器模块、接口变压器；T3/E3、SDH、64KBPS接口变压器；10/100BASE、 1000BASE-TX网络滤波器；RJ45集成变压器；还可根据客户需要设计专用变压器。 产品主要应用于：高性能数字交换机；SDH/ATM传输设备；ISDN、ADSL、VDSL、POE受电设备综合业务数字设备；FILT光纤环路设备；以太网交换机等等,如裕泰电子的YL18-2050S，YL18-3002S等比较常见!
数据泵是消费级PCI网卡上都具备的设备，数据泵也被叫做网络变压器或可称为网络隔离变压器。
它在一块网卡上所起的作用主要有两个，一是传输数据，它把PHY送出来的差分信号用差模耦合
的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端;一
是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平，以防止不同电压通过网线传输损坏设备。除此
而外，数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。
编辑本段网络变压器在以太网中的作用
在以太网设备中，通过PHY接RJ45时，中间都会加一个网络变压器。有的变压器中心抽头接到地。而且接电源时，电源值又可以不一样，3.3V，2.5V，1.8V都有。这个变压器的作用分析如下：
1、中间抽头为什么有些接电源？有些接地？这个主要是与使用的PHY芯片UTP口驱动类型决定的，这种驱动类型有两种，电压驱动和电流驱动。电压驱动的就要接电源；电流驱动的就直接接个电容到地即可！所以对于不同的芯片，中心抽头的接法，与PHY是有密切关系的，具体还要参看芯片的datasheet和参考设计了。
2、为什么接电源时，又接不同的电压呢？这个也是所使用的PHY芯片资料里规定的UTP端口电平决定的。决定的什么电平，就得接相应的电压了。即如果是2.5v的就上拉到2.5v，如果是3.3v的就上拉到3.3v。