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路由器主板布局布線的幾個(gè)坑,你踩過(guò)嗎?

發(fā)布時(shí)間:2019-07-25 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】路由器是家家戶戶的必備品,其主板包含了USB、LAN、SDRAM、2.4G、WIFI等模塊,這些模塊當(dāng)中涉及的的點(diǎn)有RF、USB Differential、ESD、WIFI、50歐姆阻抗、90歐姆阻抗等等,今天就路由器布局布線需要注意的點(diǎn)做個(gè)簡(jiǎn)單的探討。

路由器主板布局布線的幾個(gè)坑,你踩過(guò)嗎? 
 
路由器是家家戶戶的必備品,其主板包含了USB、LAN、SDRAM、2.4G、WIFI等模塊,這些模塊當(dāng)中涉及的的點(diǎn)有RF、USB Differential、ESD、WIFI、50歐姆阻抗、90歐姆阻抗等等,今天就路由器布局布線需要注意的點(diǎn)做個(gè)簡(jiǎn)單的探討。
 
網(wǎng)口變壓器
在以太網(wǎng)設(shè)備中,通過(guò)PHY連接RJ45時(shí),中間都會(huì)加一個(gè)網(wǎng)絡(luò)變壓器。其中間抽頭有些接電源,而有些接地,電源值又不一樣,3.3V,2.5V,1.8V都有。這樣就會(huì)導(dǎo)致很大的電流從電勢(shì)高的設(shè)備流向電勢(shì)低的設(shè)備。為了解決以上問(wèn)題Transformer(隔離變壓器)這個(gè)器件就應(yīng)運(yùn)而生,它把PHY送出來(lái)的差分信號(hào)用差模耦合的線圈耦合濾波以增強(qiáng)信號(hào),并且通過(guò)電磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換耦合到連接網(wǎng)線的另外一端。這樣不但使網(wǎng)線和PHY之間沒(méi)有物理上的連接而換傳遞了信號(hào),隔斷了信號(hào)中的直流分量,還可以在不同0V電平的設(shè)備中傳送數(shù)據(jù)。
 
路由器主板布局布線的幾個(gè)坑,你踩過(guò)嗎?
1. 基本工作原理:
 
當(dāng)差模信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離變壓器時(shí)的信號(hào)流向:
 
路由器主板布局布線的幾個(gè)坑,你踩過(guò)嗎?
 
共模信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離變壓器時(shí)的信號(hào)流向:
 
路由器主板布局布線的幾個(gè)坑,你踩過(guò)嗎?
 
當(dāng)共模信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離變壓器時(shí),由于線圈兩端的電壓極性相同,不會(huì)形成電流。故不會(huì)將共模信號(hào)傳遞至次級(jí)線圈。但是線園間的耦合電容Cww為共模信號(hào)的傳遞提供了通路:
 
路由器主板布局布線的幾個(gè)坑,你踩過(guò)嗎?
 
隔離變壓器的共模信號(hào)抑制
 
為了防止主級(jí)線圈上的共模信號(hào)傳遞至次級(jí)線圈,在主級(jí)線圈中添加中心抽頭為共模信號(hào)的泄放提供通路,(大部分時(shí)候中心抽頭增加濾液電路并不能很好的抑利共模干擾信號(hào),因此很多工程師會(huì)選擇帶共模電感的隔離變壓器,或者在網(wǎng)口差分信號(hào)走線上預(yù)留共模電感的位置):
 
路由器主板布局布線的幾個(gè)坑,你踩過(guò)嗎?
 
結(jié)論:以太網(wǎng)設(shè)計(jì)中隔離變壓器在滿足功能(差分信號(hào)傳輸)前提下,不僅能對(duì)后端電路起到抗擾防護(hù)作用,還能抑利共模輻射噪聲。因此隔離變壓器是以太網(wǎng)口的標(biāo)配設(shè)計(jì)。
 
2. 作用:
 
增強(qiáng)信號(hào),使其傳輸距離更遠(yuǎn);
 
使芯片端與外部隔離,抗干擾能力大大增強(qiáng),而且對(duì)芯片增加了很大的保護(hù)作用(如雷擊);
 
當(dāng)接到不同電平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的網(wǎng)口時(shí),不會(huì)對(duì)彼此設(shè)備造成影響。
 
共模抑制;
 
3. PCB設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng):
 
網(wǎng)絡(luò)變壓器下方所有層挖空。
 
網(wǎng)絡(luò)變壓器下方禁止穿過(guò)與網(wǎng)絡(luò)變壓器無(wú)關(guān)的信號(hào)線。
 
網(wǎng)口GND,單獨(dú)鋪銅,與GND銅皮間隔(大于80mil)。
 
挖空下方所有層銅皮
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網(wǎng)口(RJ45)單獨(dú)鋪銅
 
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鋪銅間距
 
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天線
天線布局
 
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分支路布局,走線必須為直線(π型濾波)
 
天線器件布局所在的層,需挖空銅皮,周?chē)?gt;10mil)包地(最好立體包地)。如果多層板,需要挖空與天線所在的層以及與其相鄰的層。(隔層參考)為了控制阻抗,增加阻抗計(jì)算的介質(zhì)厚度。
 
天線所在的地方,禁止其他與天線信號(hào)無(wú)關(guān)的信號(hào)線穿過(guò)。
 
天線走線線寬(10mil~20mil)。
 
天線用圓弧走線。
 
天線濾波電容靠近天線接口擺放。
 
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隔層參考,挖空頂層以及相鄰GND2層,第三層做參考層。
 
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π型濾波天線布局,走直線,弧線過(guò)渡,挖空,包地。
 
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時(shí)鐘
1. 晶振布局走線
靠近芯片擺放,使芯片穩(wěn)定工作;
 
π型擺放,走類差分線并且加粗;
 
包地處理
 
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時(shí)鐘線(-CLK)包地處理。
 
為方便大家觀看,制成了一張思維導(dǎo)圖,如圖:
 
思維導(dǎo)圖
 
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