浅谈网口电路的PCB设计

刘瑶　刘晓雪　毛琳娜　李楠

摘 要：对网口电路PCB设计中的常见问题及解决技术进行了研究。RJ45接口通常用于数据传输，最常见的应用为网卡接口封装。在PCB设计中要考虑信号的传输距离，隔离外部环境对芯片的影响，并减少周围设备的相互影响。

关键词：PCB；网口；电路；设计

中图分类号：TN41；TN402 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0138-01

现代社会因互联网得以高速发展。在实际的PCB设计中，网口是最常见的且非常重要的部分之一，作为PCB中的常见电路，网口在处理上有自己的方式。本文对网口以及其在实际PCB设计中的要求作简单介绍。

1 网口简介

1.1 网口

常规网口为8个信号管脚，如果带灯，则多4个管脚。网口封装一般命名为RJ45，网口的辨别非常简单，8个独立的信号管脚，两排4个，互相交错。封装的肯定是网口，但是接的信号不一定是以太网信号，也可能是定义的其他信号。网口分为百兆网口和千兆网口，百兆网口只有2对差分，即4条线，对应的管脚分别为1，2，3，6；而千兆的网口则有4对差分线，对应剩余的4，5，7，8管脚。

1.2 网络变压器

在以太网设备中通过PHY接RJ45时，中间都会加一个网络变压器。变压器的作用有以下几点：①中心抽头接地或接电源是根据所用PHY芯片的UTP口驱动类型决定的。驱动分为电压驱动和电流驱动，电压驱动接电源，电流驱动直接通过电容接地。因此，不同芯片中心抽头的接法还要参考芯片手册的要求或者参考设计。②接电源时，又要接到不同的电压，这是由所用PHY芯片资料里规定的 UTP端口电平决定的。根据端口电平决定相应电压，即如果是2.5 V，则上接到2.5 V；如果是3.3 V，则上接到3.3 V。③接或不接变压器决定于是否要求远距离传输。网络变压器主要用于信号电平耦合，它可以增强信号，使信号传输的距离更远，还可以使芯片端与外部隔离，增强抗干扰能力，起到保护芯片的作用。另外，当接到不同电平的网口时，会减少对彼此设备的影响。

1.3 PHY芯片

网卡工作在OSI的最后两层，即物理层和数据链路层。物理层的芯片称为PHY，以太网卡中数据链路层的芯片称为MAC控制芯片，两者之间的关系是PCI总线接MAC总线，MAC接PHY芯片，PHY芯片则通过变压器与网线连接。

2 网口电路在PCB设计中的实际应用

在实际的PCB设计中，网口一般由网口连接器、隔离变压器、滤波电路和匹配电阻组成，部分网口还由防护电路（防护电路一般由稳压二极管或三极管一类的电路组成）和Smith电路组成。在设计中，需要对这些网口电路的组成部分进行合理的布局、布线，网口布局、布线中的一些基本要求如下。

2.1 网口布局要求

网口布局的要求主要有以下几点：①由于变压器布局靠近RJ45，所以距离应控制在2.54 cm以内；与PHY也要尽可能地靠近；匹配电阻一定要靠近PHY摆放，一般放表层，如果空间不足可以放底层。②滤波电容（0.1 μF）或磁珠分布在变压器中心抽头的每个PIN中，初次级都会用到RC滤波，为了得到更好的滤波效果，这些滤波电容都靠近中心抽头的PIN脚放置，一般放于背面PIN脚的下边；然后，电容接地的一端朝向变压器的外端，这样地孔正好可以和差分信号孔共用，作为信号的回流地孔。③一般情况下，变压器下方需要全部掏空，网口部分通过磁珠或者0欧电阻独立出来，跨接器件均匀放在分割线上。

2.2 网口布线要求

以上每组收发各自等长，一般组内每根等长控制在±1.27 mm。

除了信号组成外，网口布线还有以下几点要求：①网口信号由多对差分线组成，部分网口有ESD要求。初极端的差分线可以忽略阻抗要求，虽然一般忽略阻抗，但是如果网口全部掏空，线宽就可尽量加粗（一般为0.3 mm），这样可以使阻抗更匹配；次级差分按照100 Ω的差分要求处理，且保持走线最短。②变压器中心抽头经电容接地的信号线需加粗，一般加粗到0.5 mm。③凡是变压器中间对应的所有层务必全部掏空，添加ANTI ETCH-ALL，宽度一般在2.54 mm以上。④变压器下方不能穿过任何信号，信号也不能从初次级间跨过。⑤RJ45与整板地隔离开，分割线大于1 mm，通过磁珠或者0欧电阻与整板地相接。⑥PHY芯片的收发信号最好做到同层。

以上布局、布线要求是相对于理想状态下的规范，在实际的PCB设计中，可能会受板框等原因限制而不能全部做到，这就要根据实际情况作出相应的调整。

以上网口相关设计经验，希望对大家有所帮助，如有不足，请多多指教！

参考文献

[1]王全保.新编电子变压器手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.

〔编辑：李珏〕

Abstract： The network interface circuit PCB design techniques common problems and solutions were studied. RJ45 interface is typically used for data transmission， the most common applications for the network interface package. PCB designs to be considered in the signal transmission distance， isolation affect the external environment on the chip and reduce interaction surrounding equipment.

Key words： PCB； network port； circuit； design

摘 要：对网口电路PCB设计中的常见问题及解决技术进行了研究。RJ45接口通常用于数据传输，最常见的应用为网卡接口封装。在PCB设计中要考虑信号的传输距离，隔离外部环境对芯片的影响，并减少周围设备的相互影响。

关键词：PCB；网口；电路；设计

中图分类号：TN41；TN402 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0138-01

现代社会因互联网得以高速发展。在实际的PCB设计中，网口是最常见的且非常重要的部分之一，作为PCB中的常见电路，网口在处理上有自己的方式。本文对网口以及其在实际PCB设计中的要求作简单介绍。

1 网口简介

1.1 网口

常规网口为8个信号管脚，如果带灯，则多4个管脚。网口封装一般命名为RJ45，网口的辨别非常简单，8个独立的信号管脚，两排4个，互相交错。封装的肯定是网口，但是接的信号不一定是以太网信号，也可能是定义的其他信号。网口分为百兆网口和千兆网口，百兆网口只有2对差分，即4条线，对应的管脚分别为1，2，3，6；而千兆的网口则有4对差分线，对应剩余的4，5，7，8管脚。

1.2 网络变压器

在以太网设备中通过PHY接RJ45时，中间都会加一个网络变压器。变压器的作用有以下几点：①中心抽头接地或接电源是根据所用PHY芯片的UTP口驱动类型决定的。驱动分为电压驱动和电流驱动，电压驱动接电源，电流驱动直接通过电容接地。因此，不同芯片中心抽头的接法还要参考芯片手册的要求或者参考设计。②接电源时，又要接到不同的电压，这是由所用PHY芯片资料里规定的 UTP端口电平决定的。根据端口电平决定相应电压，即如果是2.5 V，则上接到2.5 V；如果是3.3 V，则上接到3.3 V。③接或不接变压器决定于是否要求远距离传输。网络变压器主要用于信号电平耦合，它可以增强信号，使信号传输的距离更远，还可以使芯片端与外部隔离，增强抗干扰能力，起到保护芯片的作用。另外，当接到不同电平的网口时，会减少对彼此设备的影响。

1.3 PHY芯片

网卡工作在OSI的最后两层，即物理层和数据链路层。物理层的芯片称为PHY，以太网卡中数据链路层的芯片称为MAC控制芯片，两者之间的关系是PCI总线接MAC总线，MAC接PHY芯片，PHY芯片则通过变压器与网线连接。

2 网口电路在PCB设计中的实际应用

在实际的PCB设计中，网口一般由网口连接器、隔离变压器、滤波电路和匹配电阻组成，部分网口还由防护电路（防护电路一般由稳压二极管或三极管一类的电路组成）和Smith电路组成。在设计中，需要对这些网口电路的组成部分进行合理的布局、布线，网口布局、布线中的一些基本要求如下。

2.1 网口布局要求

网口布局的要求主要有以下几点：①由于变压器布局靠近RJ45，所以距离应控制在2.54 cm以内；与PHY也要尽可能地靠近；匹配电阻一定要靠近PHY摆放，一般放表层，如果空间不足可以放底层。②滤波电容（0.1 μF）或磁珠分布在变压器中心抽头的每个PIN中，初次级都会用到RC滤波，为了得到更好的滤波效果，这些滤波电容都靠近中心抽头的PIN脚放置，一般放于背面PIN脚的下边；然后，电容接地的一端朝向变压器的外端，这样地孔正好可以和差分信号孔共用，作为信号的回流地孔。③一般情况下，变压器下方需要全部掏空，网口部分通过磁珠或者0欧电阻独立出来，跨接器件均匀放在分割线上。

2.2 网口布线要求

以上每组收发各自等长，一般组内每根等长控制在±1.27 mm。

除了信号组成外，网口布线还有以下几点要求：①网口信号由多对差分线组成，部分网口有ESD要求。初极端的差分线可以忽略阻抗要求，虽然一般忽略阻抗，但是如果网口全部掏空，线宽就可尽量加粗（一般为0.3 mm），这样可以使阻抗更匹配；次级差分按照100 Ω的差分要求处理，且保持走线最短。②变压器中心抽头经电容接地的信号线需加粗，一般加粗到0.5 mm。③凡是变压器中间对应的所有层务必全部掏空，添加ANTI ETCH-ALL，宽度一般在2.54 mm以上。④变压器下方不能穿过任何信号，信号也不能从初次级间跨过。⑤RJ45与整板地隔离开，分割线大于1 mm，通过磁珠或者0欧电阻与整板地相接。⑥PHY芯片的收发信号最好做到同层。

以上布局、布线要求是相对于理想状态下的规范，在实际的PCB设计中，可能会受板框等原因限制而不能全部做到，这就要根据实际情况作出相应的调整。

以上网口相关设计经验，希望对大家有所帮助，如有不足，请多多指教！

参考文献

[1]王全保.新编电子变压器手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.

〔编辑：李珏〕

Abstract： The network interface circuit PCB design techniques common problems and solutions were studied. RJ45 interface is typically used for data transmission， the most common applications for the network interface package. PCB designs to be considered in the signal transmission distance， isolation affect the external environment on the chip and reduce interaction surrounding equipment.

Key words： PCB； network port； circuit； design

摘 要：对网口电路PCB设计中的常见问题及解决技术进行了研究。RJ45接口通常用于数据传输，最常见的应用为网卡接口封装。在PCB设计中要考虑信号的传输距离，隔离外部环境对芯片的影响，并减少周围设备的相互影响。

关键词：PCB；网口；电路；设计

中图分类号：TN41；TN402 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0138-01

现代社会因互联网得以高速发展。在实际的PCB设计中，网口是最常见的且非常重要的部分之一，作为PCB中的常见电路，网口在处理上有自己的方式。本文对网口以及其在实际PCB设计中的要求作简单介绍。

1 网口简介

1.1 网口

常规网口为8个信号管脚，如果带灯，则多4个管脚。网口封装一般命名为RJ45，网口的辨别非常简单，8个独立的信号管脚，两排4个，互相交错。封装的肯定是网口，但是接的信号不一定是以太网信号，也可能是定义的其他信号。网口分为百兆网口和千兆网口，百兆网口只有2对差分，即4条线，对应的管脚分别为1，2，3，6；而千兆的网口则有4对差分线，对应剩余的4，5，7，8管脚。

1.2 网络变压器

在以太网设备中通过PHY接RJ45时，中间都会加一个网络变压器。变压器的作用有以下几点：①中心抽头接地或接电源是根据所用PHY芯片的UTP口驱动类型决定的。驱动分为电压驱动和电流驱动，电压驱动接电源，电流驱动直接通过电容接地。因此，不同芯片中心抽头的接法还要参考芯片手册的要求或者参考设计。②接电源时，又要接到不同的电压，这是由所用PHY芯片资料里规定的 UTP端口电平决定的。根据端口电平决定相应电压，即如果是2.5 V，则上接到2.5 V；如果是3.3 V，则上接到3.3 V。③接或不接变压器决定于是否要求远距离传输。网络变压器主要用于信号电平耦合，它可以增强信号，使信号传输的距离更远，还可以使芯片端与外部隔离，增强抗干扰能力，起到保护芯片的作用。另外，当接到不同电平的网口时，会减少对彼此设备的影响。

1.3 PHY芯片

网卡工作在OSI的最后两层，即物理层和数据链路层。物理层的芯片称为PHY，以太网卡中数据链路层的芯片称为MAC控制芯片，两者之间的关系是PCI总线接MAC总线，MAC接PHY芯片，PHY芯片则通过变压器与网线连接。

2 网口电路在PCB设计中的实际应用

在实际的PCB设计中，网口一般由网口连接器、隔离变压器、滤波电路和匹配电阻组成，部分网口还由防护电路（防护电路一般由稳压二极管或三极管一类的电路组成）和Smith电路组成。在设计中，需要对这些网口电路的组成部分进行合理的布局、布线，网口布局、布线中的一些基本要求如下。

2.1 网口布局要求

网口布局的要求主要有以下几点：①由于变压器布局靠近RJ45，所以距离应控制在2.54 cm以内；与PHY也要尽可能地靠近；匹配电阻一定要靠近PHY摆放，一般放表层，如果空间不足可以放底层。②滤波电容（0.1 μF）或磁珠分布在变压器中心抽头的每个PIN中，初次级都会用到RC滤波，为了得到更好的滤波效果，这些滤波电容都靠近中心抽头的PIN脚放置，一般放于背面PIN脚的下边；然后，电容接地的一端朝向变压器的外端，这样地孔正好可以和差分信号孔共用，作为信号的回流地孔。③一般情况下，变压器下方需要全部掏空，网口部分通过磁珠或者0欧电阻独立出来，跨接器件均匀放在分割线上。

2.2 网口布线要求

以上每组收发各自等长，一般组内每根等长控制在±1.27 mm。

除了信号组成外，网口布线还有以下几点要求：①网口信号由多对差分线组成，部分网口有ESD要求。初极端的差分线可以忽略阻抗要求，虽然一般忽略阻抗，但是如果网口全部掏空，线宽就可尽量加粗（一般为0.3 mm），这样可以使阻抗更匹配；次级差分按照100 Ω的差分要求处理，且保持走线最短。②变压器中心抽头经电容接地的信号线需加粗，一般加粗到0.5 mm。③凡是变压器中间对应的所有层务必全部掏空，添加ANTI ETCH-ALL，宽度一般在2.54 mm以上。④变压器下方不能穿过任何信号，信号也不能从初次级间跨过。⑤RJ45与整板地隔离开，分割线大于1 mm，通过磁珠或者0欧电阻与整板地相接。⑥PHY芯片的收发信号最好做到同层。

以上布局、布线要求是相对于理想状态下的规范，在实际的PCB设计中，可能会受板框等原因限制而不能全部做到，这就要根据实际情况作出相应的调整。

以上网口相关设计经验，希望对大家有所帮助，如有不足，请多多指教！

参考文献

[1]王全保.新编电子变压器手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.

〔编辑：李珏〕

Abstract： The network interface circuit PCB design techniques common problems and solutions were studied. RJ45 interface is typically used for data transmission， the most common applications for the network interface package. PCB designs to be considered in the signal transmission distance， isolation affect the external environment on the chip and reduce interaction surrounding equipment.

Key words： PCB； network port； circuit； design