Implementieren von 1000BASE-T (Twisted Pair) über PCB-Backplane [Duplikat]

Problem:

Wir entwerfen eine kleine Nutzlast, die mehrere Ethernet-fähige Geräte enthält, die über eine von uns zu entwerfende Backplane verbunden sind.

Alle Richtlinien beziehen sich auf das Szenario, in dem der PHY an einen RJ45-Anschluss angeschlossen ist, aber in meinem Fall verbinde ich Ethernet über eine Backplane.

Die Hauptkomponenten im Nutzlastgehäuse:

  • Eingebetteter Gigabit-Switch (Beispiel: Eingebetteter Switch ) (einschließlich Ethernet Magnetics)
  • 2x Embedded Computer & Erweiterungsmodul (Beispiel: COMe-mAL10 (enthält Ethernet Magnetics)
  • Schnittstellenplatine zum Anschluss an Gehäuseanschlüsse. Industriesteckverbinder mit/verdrillten Kabeln)
  • Backplane, die alle oben genannten Platinen verbindet

Hinweis: Sowohl die Computer als auch der Switch haben einen integrierten Magneten und sind für 1000BASE-T ausgelegt, sodass die Implementierung von 1000BASE-KX nicht wirklich eine Option ist. Mir ist klar, dass 1000BASE-KX für die Backplane-Verbindung ausgelegt ist, aber der PHY-Transceiver muss modifiziert werden, um dies zu unterstützen (und magnetisch entfernt).

Übliche PCB-PHY-zu-RJ45-Richtlinien:

Die üblichen Richtlinien gelten für das PCB-Routing zwischen dem Transceiver (PHY) und dem magnetischen, einige gängige sind unten aufgeführt:

  1. Das Signal nach den Magneten sollte über der Masseebene des Gehäuses liegen, keine Überlappung mit der Masseebene der Platine.
  2. Das Signal sollte als differentielle Paare geroutet werden (100 Ohm kontrollierte Impedanz)
  3. Die Verwendung von Vias ist zu minimieren. Wenn Durchkontaktierungen verwendet werden, beschränken Sie diese auf ein Minimum und passen Sie die Durchkontaktierungen immer an, damit die differentiellen Paare ausgeglichen sind.
  4. Idealerweise sind die Magnete in RJ45-Steckern enthalten oder dass der RJ45-Stecker sehr nahe an den Magneten liegt.

Beispiele für Leitliniendokumente

LAN7500/LAN7500i Layout-Richtlinien (Abschnitt 5)

Gig PHYTER V 10/100/1000 Ethernet Physical Layer Design Guide

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Fragen:

  1. Von all dem oben Gesagten ist meine Take-Home-Nachricht, dass ich meine verschiedenen Geräte erfolgreich direkt über die Backplane mit 1000BASE-T verbinden kann, solange ich die separate Masse unter jedem Signal habe und die Spuren eine kontrollierte Impedanz haben, ist das richtig?

    1. Wenn das obige richtig ist, wird die impedanzgesteuerte Spur auf der Backplane über einer Masseebene geführt, die nur kapazitiv mit dem Mittelabgriff des Magneten an jedem Ende gekoppelt ist? Ich denke, das ist das Äquivalent der Abschirmung in abgeschirmten Kabeln?

    2. Hat jemand einen Link zu einem Dokument/einer Richtlinie, die beschreibt, wie 1000BASE-T auf Backplanes implementiert werden kann?

Marcus Muller: Ethernet ohne Magnet erfordert von mir, den Magnetkreis zu entfernen und die PHY auf meinem eingebetteten Computer und dem Switch zu modifizieren. Die Antwort besagt, dass im Wesentlichen 1000BASE-CX implementiert wird, was eine andere Transceiver- oder Transceiver-Konfiguration erfordert.

Antworten (1)

1) Ja, das kannst du. 1000BASE-T (MDI) ist dafür geeignet. aber bedenke das:

  • Sie benötigen keine separate Masse "unter" jedem 1000BASE-T-MDI (= ein paar von vier Paaren, die aufeinander abgestimmt sind), eine Ebene "unter" allen kann ausreichen. Der Haupttipp hier ist, dass das Flugzeug an das Chassis gebunden und topologisch von jeder lokalen Masse getrennt sein muss, obwohl eine solche Masse auch an das Chassis gebunden ist.
  • Der Schalter, auf den Sie sich bezogen haben, ist ein Schalter auf Platinenebene. Das direkte "Auffächern" seiner 1000BASE-T-MDIs aus dem Gehäuse (über passive MDI-zu-RJ" -Anschlüsse) könnte aufgrund eines möglichen Fehlens der erforderlichen Isolationsstufe (Port-to -port, port-to-common_ground und/oder port-to-chassis), die von der Schaltplatine selbst bereitgestellt werden.

2) UTP ergibt etwa 5-7 pF/m, STP ergibt etwa 50-70 pF/m. wie viel das Board gibt... ich weiß es nicht und denke, dass du es anhand deines Designs sicherlich selbst berechnen kannst. das wird Ihnen eine Antwort auf Äquivalenz geben.

3) Es ist fast dasselbe wie für 100BASE-TX MDI (das Schlüsselwort dort ist MDI ), da sowohl 100BASE-TX- als auch 100BASE-T-PHYs über dieselbe Verkabelung arbeiten - Cat.5-kompatible Medien. Ja, 1000BASE-T MDI hat strengere Anforderungen - aber etwas nicht dramatisch.

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