以太網(wǎng)模塊簡介 以太網(wǎng)模塊案例分享

一前言

隨著智能化設備的普及應用，智能主板也應用的越來越廣泛，比如在信息發(fā)布、自助終端、智慧收銀等方面應用越來越廣。同時為了讓人們能夠在不同的地點之間進行信息交流和資源共享，這些智能設備都需要連上互聯(lián)網(wǎng)，以太網(wǎng)模塊就成了它們不可或缺的一部分。

二以太網(wǎng)模塊簡介

我們把以太網(wǎng)模塊的主要數(shù)據(jù)傳輸做了一個簡單的架構圖（如圖1），從圖中可以看到，這些數(shù)據(jù)的傳輸都是我們要主要關注的，特別是里面的時鐘信號，相信很多整改EMC的工程師都遇到過以太網(wǎng)時鐘超標的問題點。其中，百兆以太網(wǎng)的時鐘基頻是50MHz，千兆以太網(wǎng)的基頻是125MHz。

以太網(wǎng)模塊架構圖（1）

那么針對其中的時鐘問題，我們有以下措施：

1. 在時鐘線上加RC濾波；

2. 把時鐘線包地以后走在中間層；

3. 把PHY芯片跟CPU屏蔽起來；

另外MDI網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸?shù)脑肼晢栴}我們就可以加共模濾波器。

三案例分享

這個案例是某RK方案的安卓控制板，上面用的PHY芯片是瑞芯微的方案，從測試數(shù)據(jù)就可以顯著看到以太網(wǎng)時鐘數(shù)據(jù)超標。摸底測試數(shù)據(jù)如下：

摸底數(shù)據(jù)——水平圖（2）

摸底數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)——垂直圖（3）

數(shù)據(jù)中超標的頻點是125MHz的時鐘，前面說的可以判斷出是千兆網(wǎng)的基頻，相信很多工程師已經(jīng)開始頭疼了，因為五倍頻以下都是比較有效的頻率，特別是基頻，但凡我們?yōu)V波參數(shù)加的過大，以太網(wǎng)就會直接罷工。

這時不管問題有多艱難，我們都要耐心，細心的去嘗試驗證，我們先把前面說的措施加上去看看，這款主板它在設計的時候就進行的EMC預留，它已經(jīng)在PHY芯片CLK_OUT、TX_CLK、RX_CLK上加了RC濾波。這是非常好的，在前期的設計預留，可以減少后期加整改措施的難度、改板次數(shù)與周期。

RC濾波圖（4）

機器上面用的電阻參數(shù)是比較小的，我們嘗試把它們加大，嘗試了很多參數(shù)，最后決定電阻改為120Ω，電容5pF。因為這個參數(shù)對它機器125MHz這個頻點濾波效果最好，同時以太網(wǎng)也能正常工作。

更改RC參數(shù)后的測試數(shù)據(jù)圖（5）

可以看到，雖然把措施都加上了，但125MHz這個點還是超標了0.68個DB，讀點也讀不下來?，F(xiàn)在我們就要從細節(jié)去處理。我們細細研究發(fā)現(xiàn)，瑞芯微的芯片方案大多數(shù)的CLK_OUT旁邊都挨著RJ45兩個指示燈線，而且很多人也忽視了這兩個指示燈的走線。CLK_OUT上的時鐘耦合到這兩個走線導致以太網(wǎng)的基頻輻射出去。

瑞芯微芯片引腳圖（6）

瑞芯微方案架構圖（7）

LED燈線這邊的話我們有兩個方案可以采取，第一可以在走線上串磁珠，第二在靠近引腳處加濾波電容。因為這里沒有做串阻的預留，所以我們采取加濾波電容。在兩個燈線上對地加了100pF的濾波電容，數(shù)據(jù)能通過測試。

最后數(shù)據(jù)圖（8）

四總結

以太網(wǎng)模塊雖然已經(jīng)比較成熟，但它的EMC問題還是我們工程師的一大難點。所以針對這些難點，我們就需要更加細心的去嘗試驗證，不放過那些容易被我們忽略的細節(jié)。希望上面案例的整改思路，能夠給各位工程師提供一點幫助，不足之處還望指正。