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路由器主板布局布线的几个坑,你都避开了吗?

路由器 PCB布局 村田MLCC 作者: 来源:志博PCB 发布时间:2019-07-27 10:46:04   浏览:32

路由器是家家户户的必备品,其主板包含了USB、LAN、SDRAM、2.4G、WIFI等模块,这些模块当中涉及的的点有RF、USB Differential、ESD、WIFI、50欧姆阻抗、90欧姆阻抗等等,今天就路由器布局布线需要注意的点做个简单的探讨。

网口变压器

在以太网设备中,通过PHY连接RJ45时,中间都会加一个网络变压器。其中间抽头有些接电源,而有些接地,电源值又不一样,3.3V,2.5V,1.8V都有。这样就会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。为了解决以上问题Transformer(隔离变压器)这个器件就应运而生,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。

网口变压器

1. 基本工作原理:

当差模信号经过隔离变压器时的信号流向:

当差模信号经过隔离变压器时的信号流向

共模信号经过隔离变压器时的信号流向:

共模信号经过隔离变压器时的信号流向

当共模信号经过隔离变压器时,由于线圈两端的电压极性相同,不会形成电流。故不会将共模信号传递至次级线圈。但是线园间的耦合电容Cww为共模信号的传递提供了通路:

Cww为共模信号的传递提供了通路

隔离变压器的共模信号抑制

为了防止主级线圈上的共模信号传递至次级线圈,在主级线圈中添加中心抽头为共模信号的泄放提供通路,(大部分时候中心抽头增加滤液电路并不能很好的抑利共模干扰信号,因此很多工程师会选择带共模电感的隔离变压器,或者在网口差分信号走线上预留共模电感的位置):

在网口差分信号走线上预留共模电感的位置

结论:以太网设计中隔离变压器在满足功能(差分信号传输)前提下,不仅能对后端电路起到抗扰防护作用,还能抑利共模辐射噪声。因此隔离变压器是以太网口的标配设计。

2. 作用:

增强信号,使其传输距离更远;

使芯片端与外部隔离,抗干扰能力大大增强,而且对芯片增加了很大的保护作用(如雷击);

当接到不同电平(如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V)的网口时,不会对彼此设备造成影响。

共模抑制;

3. PCB设计时注意事项:

网络变压器下方所有层挖空。

网络变压器下方禁止穿过与网络变压器无关的信号线。

网口GND,单独铺铜,与GND铜皮间隔(大于80mil)。

挖空下方所有层铜皮

挖空下方所有层铜皮

网口(RJ45)单独铺铜

网口(RJ45)单独铺铜

铺铜间距

铺铜间距

天线

天线布局

天线布局

分支路布局,走线必须为直线(π型滤波)

天线器件布局所在的层,需挖空铜皮,周围(>10mil)包地(最好立体包地)。如果多层板,需要挖空与天线所在的层以及与其相邻的层。(隔层参考)为了控制阻抗,增加阻抗计算的介质厚度。

天线所在的地方,禁止其他与天线信号无关的信号线穿过。

天线走线线宽(10mil~20mil)。

天线用圆弧走线。

天线滤波电容靠近天线接口摆放。

101112

隔层参考,挖空顶层以及相邻GND2层,第三层做参考层。

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π型滤波天线布局,走直线,弧线过渡,挖空,包地。

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时钟

1. 晶振布局走线

靠近芯片摆放,使芯片稳定工作;

π型摆放,走类差分线并且加粗;

包地处理

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时钟线(-CLK)包地处理。

为方便大家观看,制成了一张思维导图,如图:

思维导图

编辑:amy  最后修改时间:2019-07-27