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路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?

發(fā)布時間: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做個簡單的探討。

路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎? 
 
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做個簡單的探討。
 
網(wǎng)口變壓器
在以太網(wǎng)設(shè)備中,通過PHY連接RJ45時,中間都會加一個網(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。這樣就會導(dǎo)致很大的電流從電勢高的設(shè)備流向電勢低的設(shè)備。為了解決以上問題Transformer(隔離變壓器)這個器件就應(yīng)運而生,它把PHY送出來的差分信號用差模耦合的線圈耦合濾波以增強(qiáng)信號,并且通過電磁場的轉(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之間沒有物理上的連接而換傳遞了信號,隔斷了信號中的直流分量,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坑,你踩過嗎?
1. 基本工作原理:
 
當(dāng)差模信號經(jīng)過隔離變壓器時的信號流向:
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?
 
共模信號經(jīng)過隔離變壓器時的信號流向:
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?
 
當(dāng)共模信號經(jīng)過隔離變壓器時,由于線圈兩端的電壓極性相同,不會形成電流。故不會將共模信號傳遞至次級線圈。但是線園間的耦合電容Cww為共模信號的傳遞提供了通路:
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?
 
隔離變壓器的共模信號抑制
 
為了防止主級線圈上的共模信號傳遞至次級線圈,在主級線圈中添加中心抽頭為共模信號的泄放提供通路,(大部分時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,因此很多工程師會選擇帶共模電感的隔離變壓器,或者在網(wǎng)口差分信號走線上預(yù)留共模電感的位置):
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?
 
結(jié)論:以太網(wǎng)設(shè)計中隔離變壓器在滿足功能(差分信號傳輸)前提下,不僅能對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。
 
2. 作用:
 
增強(qiáng)信號,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,不會對彼此設(shè)備造成影響。
 
共模抑制;
 
3. PCB設(shè)計時注意事項:
 
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與網(wǎng)絡(luò)變壓器無關(guān)的信號線。
 
網(wǎng)口GND,單獨鋪銅,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,周圍(>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,增加阻抗計算的介質(zhì)厚度。
 
天線所在的地方,禁止其他與天線信號無關(guān)的信號線穿過。
 
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。
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?

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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。
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?
 
π型濾波天線布局,走直線,弧線過渡,挖空,包地。
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?
 
時鐘
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
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?

路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?
 
時鐘線(-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
 
路由器主板布局布線的幾個坑,你踩過嗎?
 
 
 
 
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