以太网模块简介 以太网模块案例分享

 

 

一 前言

随着智能化设备的普及应用，智能主板也应用的越来越广泛，比如在信息发布、自助终端、智慧收银等方面应用越来越广。同时为了让人们能够在不同的地点之间进行信息交流和资源共享，这些智能设备都需要连上互联网，以太网模块就成了它们不可或缺的一部分。

 

二 以太网模块简介

我们把以太网模块的主要数据传输做了一个简单的架构图（如图1），从图中可以看到，这些数据的传输都是我们要主要关注的，特别是里面的时钟信号，相信很多整改EMC的工程师都遇到过以太网时钟超标的问题点。其中，百兆以太网的时钟基频是50MHz，千兆以太网的基频是125MHz。

以太网模块架构图（1）

那么针对其中的时钟问题，我们有以下措施：

1. 在时钟线上加RC滤波；

2. 把时钟线包地以后走在中间层；

3. 把PHY芯片跟CPU屏蔽起来；

另外MDI网络数据的传输的噪声问题我们就可以加共模滤波器。

 

三 案例分享

这个案例是某RK方案的安卓控制板，上面用的PHY芯片是瑞芯微的方案，从测试数据就可以显著看到以太网时钟数据超标。摸底测试数据如下：

摸底数据——水平图（2）

摸底数据数据——垂直图（3）

数据中超标的频点是125MHz的时钟，前面说的可以判断出是千兆网的基频，相信很多工程师已经开始头疼了，因为五倍频以下都是比较有效的频率，特别是基频，但凡我们滤波参数加的过大，以太网就会直接罢工。

这时不管问题有多艰难，我们都要耐心，细心的去尝试验证，我们先把前面说的措施加上去看看，这款主板它在设计的时候就进行的EMC预留，它已经在PHY芯片CLK_OUT、TX_CLK、RX_CLK上加了RC滤波。这是非常好的，在前期的设计预留，可以减少后期加整改措施的难度、改板次数与周期。

RC滤波图（4）

机器上面用的电阻参数是比较小的，我们尝试把它们加大，尝试了很多参数，最后决定电阻改为120Ω，电容5pF。因为这个参数对它机器125MHz这个频点滤波效果最好，同时以太网也能正常工作。

更改RC参数后的测试数据图（5）

可以看到，虽然把措施都加上了，但125MHz这个点还是超标了0.68个DB，读点也读不下来。现在我们就要从细节去处理。我们细细研究发现，瑞芯微的芯片方案大多数的CLK_OUT旁边都挨着RJ45两个指示灯线，而且很多人也忽视了这两个指示灯的走线。CLK_OUT上的时钟耦合到这两个走线导致以太网的基频辐射出去。

瑞芯微芯片引脚图（6）

瑞芯微方案架构图（7）

LED灯线这边的话我们有两个方案可以采取，第一可以在走线上串磁珠，第二在靠近引脚处加滤波电容。因为这里没有做串阻的预留，所以我们采取加滤波电容。在两个灯线上对地加了100pF的滤波电容，数据能通过测试。

最后数据图（8）

 

四 总结

以太网模块虽然已经比较成熟，但它的EMC问题还是我们工程师的一大难点。所以针对这些难点，我们就需要更加细心的去尝试验证，不放过那些容易被我们忽略的细节。希望上面案例的整改思路，能够给各位工程师提供一点帮助，不足之处还望指正。

 

审核编辑：刘清