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)。

 

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：

 

 

共模信號經(jīng)過隔離變壓器時的信號流向：

 

 

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：

 

 

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）：

 

 

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(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

 

網(wǎng)口（RJ45）單獨鋪銅
 

 

鋪銅間距
 

 

天線

天線布局

 

 

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。

 

 

隔層參考，挖空頂層以及相鄰GND2層，第三層做參考層。

 

 

π型濾波天線布局，走直線，弧線過渡，挖空，包地。

 

 

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

 

 

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