網卡/主機板設計指南...
網卡/主機板設計指南
1.0 簡介
本節提供有關用於感興趣的10/100BASE-T網卡和局域網主機板（LOM= LAN
on
Motherboard）設計的資訊和特別需耍考慮的問題。
2.0 元件佈局
元件位置非常重要的原因有：
•正確安排元件將減少直接與電磁干擾（EMI）相關問題的可能性。
•全面安排局域網子系統的元件可以簡化條線的佈局。電路板設計應特別注意元件的方向。因為元件方向將在一定程度上決定條線佈局的複雜性。目的是儘量減少彎曲和條線之間的交叉。
正確設計對於小pin腳完整局域網子系統也是有益的。最大限度地降低整個子系統所需的空間是非常重要的，因為它最終將爭奪寶貴的主機板連接器附近的空間。對於大多數子系統而言，局域網電路需要接近連接器（RJ-45），因此必須進行優化設計，以便把它們安排在非常小的空間中。
配電管理也是一個需要特殊照顧的領域。數位地線、類比地線、電源板應小心放置，以減少電壓的電磁相容(EMC)問題。
3.0 磁場
本節介紹有關磁場考慮的原則，因為它涉及到網路介面卡/局域網主機板的設計。
要將帶磁場的元件（繼電器，電感，變壓器等）分開或使它們的磁環軸彼此成直角。這
樣做將減少磁場互相干擾的可能性。應根據磁場強度，信號來確定它們間隔的距離。為了防止過量噪音耦合到網路信號上，不要將網路子系統靠近CPU。這是一個確定距離的很好例子。減少信號源和設備之間的距離會使條線變短。這些條線直接影響EMI的大小。
4.0關鍵尺寸
佈局實體層晶片(PHY)、磁器件、RJ45連接器時，必須考慮兩個關鍵尺寸。
4.1 磁器件-RJ45之間
最關鍵的尺寸如圖24所示。在安排印製板時，最要注意的就是減少距離A。磁器件與RJ-45介面之間的距離應小於1英寸。如果A必須大於一英寸，雙條線的以下兩個特性很重要：
(1) 特性阻抗：信號條線的高頻阻抗應盡可能地接近50Ω。
(2) 條線對稱：差分對（即TX+ 和 TX-）的路徑應相同，並且長度應精確地相等。
注：器件之間的條線長度相等比條線路徑完全對稱更重要。
4.2 實體層晶片(PHY)-磁器件之間
圖24中設備之間的關鍵尺寸B也應小於一英寸。由於在這些條線上傳播的是高速信號，
特別注意器件之間的路徑段上的損耗。在一般情況下，用於高速信號的任何路徑段都應遵守
特有的終端規則。
信號的特有的終端可以減少設備和條線之間阻抗不匹配造成的反射。反射信號中含有的高頻成分在EMI中的貢獻可能比原始信號本身更大。出於這個原因，這些條線應該將其特性阻抗設計為50Ω±5％。
5.0 條線路徑注意事項
設計者應十分注意，儘量減少傳送高速信號印製板各個部分之間的串擾和傳播延遲的影
響。
5.1 條線的幾何形狀
控制條線輻射的關鍵因素是條線的長度和條線寬度與條線高於地線板高度的比例。為了
儘量減少引線電感，應縮短並盡可能加寬時鐘和其他高速條線。在信號層，它們應靠近地線
板（或電源板）。如圖25所示，上述比例在1:1和1:3之間比較理想。
5.2 條線長度
保持條線長度小於關注頻率最高諧波波長的1/20。超過這個長度，條線開始像天線，增
加輻射。去耦條線和輸入/輸出(I / O)濾波電容器之間的條線應該很短。長條線的電感大會降
低去耦電容的效率。同樣的原因，到輸入/輸出信號和終端的條線應盡可能地短。
5.3 信號隔離
如果可能的話，將同類型的信號分開放在單獨的層中。將所有時鐘條線相關的器件放在一起，可減少走線長度和減少輻射。將輸入/輸出（I / O）信號與高速信號隔離可以控制會使輻射和磁化率增加的串擾。避免高速局域網的條線接近其它高頻信號設備（例如視訊控制器、快取記憶體、或CPU等）。
5.4電源和接地連接
除非指定的設備製造商或特定的設計要求（即遙控激發裝置），所有Vcc引腳應該
連接到相同的電源上，所有Vss引腳應該連接到地線板上。對於高速信號，應盡可能短、盡
可能直接地連接到共同的參考地線板上。
注：按照晶片設計的建議來聯接電源和地線板是重要的。除非標準設計中有規定，不要把電源或接地引腳放在一起。
5.5 隱藏高速條線
隱藏電源和地線板之間的所有快速上升和下降時間的信號線和時鐘信號線。隱藏板層之
間的快速條線可降低這些條線產生的電磁干擾。在外層，很難得到所需要的條線阻抗，這也
會直接影響回波損耗特性。
5.6 交叉高速信號線
如果一個快速信號線必須穿過一個局域網信號線，建議將這兩個信號線互相成直角交
叉。從理論上講，這樣不會有電磁場，因而也不會相互影響。
5.7 路徑條線
信號線應保持盡可能短，以減少受到來自高頻噪音，包括那些通過電源線和地線傳播來
的高頻噪音。保持盡可能短的條線也會降低條線引起的容性負載。差分對之間的最大距離應
該是不超過十分之一英寸。
(注：如果決定保持條線長度、分開的間隔同樣小於1/10英寸，你應該總是使信號條線長度或信號條線的間隔相等。）
對於高速信號，應儘量減少灣角數目。如果必要，可用兩個450角或弧形代替900 角。要使條線遠離印製板的邊緣，離邊緣的距離應大於條線高於地線板的高度。這樣條線周圍的電磁場更容易耦合到地線上，而不是耦合相鄰的條線、電路板等物體上。還有不要使條線接近晶體或振盪器。這樣可以降低耦合區域。一般的原則是，條線與時鐘和驅動器間的距離應大於最大間隙的尺寸。
6.6 電源和地平面的思考
為了使給定磁器件共模扼流圈的功能發揮得最好，輸入地線板必須與輸出地線板分開，
或避免一個部件放在另一部件的下邊。
良好的接地，需要儘量減少內部聯線的電感。接地回路要短，信號回路所包面積要小。
確保電源輸入端旁路到信號回路，將顯著降低輻射水準。
6.0 減少電路電感
以下是如何降低背板和主機板上電路電感的準則。
所有條線跳過沒有中斷的連續地線板。如果在地線板或電源板上有空置的面積，不允許信號線跨越空置面積。這會增加電感和輻射水準。作為一般規則，為了減少耦合，類比信號地線與雜訊大的邏輯信號地線應該隔離。雜訊大的邏輯地線，有時會影響敏感的直流轉換子系統，例如A/D轉換器、運算放大器等。所有接地路徑接到每個地線板上，同樣，每個電源路徑接到所有電源板上，可以減少電路的電感。另一項建議是，地線的定位應儘量減少信號通路和信號回路之間的面積。盡可能保持緩慢的上升和下降時間。具有快速上升和下降時間的信號包含很多可能產生顯著輻射的高頻諧波。將最敏感信號回程連接到最近的主機殼的地線上。這將形成一個較小的回路面積，並降低串擾的可能性。可以用電子類比軟體來研究不同結構對串擾量影響效果。
7.0 FCC(Federal Communications Commission美國通信標準)和EN55022(歐洲通信標準)輻射檢測
基於環境因素(例如EMI輻射和磁化率)要對輻射進行測試評估。可以向您當地的環保專家請求諮詢援助。設計可能失敗的原因是：
1. 不適當的共模抑制設計。
2. 圍繞矽器件實體層(PHY)部分和控制器的去耦合作用不夠。
3. 可能出現的功率板和(或)接地板問題。
4. 時鐘和信號條線過長或不正確的終端連接。
