路由器是家家戶(hù)戶(hù)的必備品，其主板包含了USB、LAN、SDRAM、2.4G、WIFI等模塊，這些模塊當中涉及的的點(diǎn)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(xiàn)需要注意的點(diǎn)做個(gè)簡(jiǎn)單的探討。

 

網(wǎng)口變壓器

在以太網(wǎng)設備中，通過(guò)PHY連接RJ45時(shí)，中間都會(huì )加一個(gè)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(huì )導致很大的電流從電勢高的設備流向電勢低的設備。為了解決以上問(wèn)題Transformer(隔離變壓器)這個(gè)器件就應運而生，它把PHY送出來(lái)的差分信號用差模耦合的線(xiàn)圈耦合濾波以增強信號，并且通過(guò)電磁場(chǎng)的轉換耦合到連接網(wǎng)線(xiàn)的另外一端。這樣不但使網(wǎng)線(xiàn)和PHY之間沒(méi)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電平的設備中傳送數據。

 

1. 基本工作原理：

 

當差模信號經(jīng)過(guò)隔離變壓器時(shí)的信號流向：

 

 

共模信號經(jīng)過(guò)隔離變壓器時(shí)的信號流向：

 

 

當共模信號經(jīng)過(guò)隔離變壓器時(shí)，由于線(xiàn)圈兩端的電壓極性相同，不會(huì )形成電流。故不會(huì )將共模信號傳遞至次級線(xiàn)圈。但是線(xiàn)園間的耦合電容Cww為共模信號的傳遞提供了通路：

 

 

隔離變壓器的共模信號抑制

 

為了防止主級線(xiàn)圈上的共模信號傳遞至次級線(xiàn)圈，在主級線(xiàn)圈中添加中心抽頭為共模信號的泄放提供通路，（大部分時(shí)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(huì )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(xiàn)上預留共模電感的位置）：

 

 

結論：以太網(wǎng)設計中隔離變壓器在滿(mǎn)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)口的標配設計。

 

2. 作用：

 

增強信號，使其傳輸距離更遠；

 

使芯片端與外部隔離，抗干擾能力大大增強，而且對芯片增加了很大的保護作用（如雷擊);

 

當接到不同電平（如有的PHY芯片是2.5V,有的PHY芯片是3.3V）的網(wǎng)口時(shí)，不會(huì )對彼此設備造成影響。

 

共模抑制；

 

3. PCB設計時(shí)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(guò)與網(wǎng)絡(luò )變壓器無(wú)關(guān)的信號線(xiàn)。

 

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

 

網(wǎng)口（RJ45）單獨鋪銅
 

 

鋪銅間距
 

 

天線(xiàn)

天線(xiàn)布局

 

 

分支路布局，走線(xiàn)必須為直線(xiàn)（π型濾波）

 

天線(xiàn)器件布局所在的層，需挖空銅皮，周?chē)?gt;10mil）包地（最好立體包地）。如果多層板，需要挖空與天線(xiàn)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(xiàn)所在的地方，禁止其他與天線(xiàn)信號無(wú)關(guān)的信號線(xiàn)穿過(guò)。

 

天線(xiàn)走線(xiàn)線(xiàn)寬（10mil~20mil）。

 

天線(xiàn)用圓弧走線(xiàn)。

 

天線(xiàn)濾波電容靠近天線(xiàn)接口擺放。

 

 

隔層參考，挖空頂層以及相鄰GND2層，第三層做參考層。

 

 

π型濾波天線(xiàn)布局，走直線(xiàn)，弧線(xiàn)過(guò)渡，挖空，包地。

 

 

時(shí)鐘

1. 晶振布局走線(xiàn)

靠近芯片擺放，使芯片穩定工作；

 

π型擺放，走類(lèi)差分線(xiàn)并且加粗；

 

包地處理

 

 

時(shí)鐘線(xiàn)（-CLK）包地處理。

 

為方便大家觀(guān)看，制成了一張思維導圖，如圖：

 

思維導圖