我们现今使⽤的⽹络接⼝均为以太⽹接⼝，⽬前⼤部分处理器都⽀持以太⽹⼝。⽬前以太⽹按照速率主要包括10M、10/100M、1000M三种接⼝，10M应⽤已经很少，基本为10/100M所代替。⽬前我司产品的以太⽹接⼝类型主要采⽤双绞线的RJ45接⼝，且基本应⽤于领域，因⼯控领域的特殊性，所以我们对以太⽹的器件选型以及PCB设计相当考究。从硬件的⾓度看，以太⽹接⼝电路主要由MAC(Media Access Controlleroler)控制和物理层接⼝(Physical Layer，PHY)两⼤部分构成。⼤部分处理器内部包含了以太⽹MAC控制，但并不提供物理层接⼝，故需外接⼀⽚物理芯⽚以提供以太⽹的接⼊通道。⾯对如此复杂的接⼝电路，相信各位硬件⼯程师们都想知道该硬件电路如何在PCB上实现。
下图 1以太⽹的典型应⽤。我们的PCB设计基本是按照这个框图来布局布线，下⾯我们就以这个框图详解以太⽹有关的布局布线要点。 图 1 以太⽹典型应⽤
1. 图 2⽹⼝变压器没有集成在⽹⼝连接器⾥的参考电路PCB布局、布线图，下⾯就以图 2介绍以太⽹电路的布局、布线需注意的要点。 图 2变压器没有集成在⽹⼝连接器的电路PCB布局、布线参考
a) RJ45和变压器之间的距离尽可能的短，晶振远离接⼝、PCB边缘和其他的⾼频设备、⾛线或磁性元
件周围，PHY层芯⽚和变压器之间的距离尽可能短，但有时为了顾全整体布局，这⼀点可能⽐较难满⾜，但他们之间的距离最⼤约10~12cm，器件布局的原则是通常按照信号流向放置，切不可绕来绕去;射线灯
b) PHY层芯⽚的滤波按照要芯⽚要求设计，通常每个电源端都需放置⼀个退耦，他们可以为信号提供⼀个低阻抗通路，减⼩电源和地平⾯间的谐振，为了让电容起到去耦和旁路的作⽤，故要保证退耦和旁路电容由电容、⾛线、过孔、焊盘组成的环路⾯积尽量⼩，保证引线电感尽量⼩; c) ⽹⼝变压器PHY层芯⽚侧中⼼抽头对地的滤波电容要尽量靠近变压器管脚，保证引线最短，分布电感最⼩;
d) ⽹⼝变压器接⼝侧的共模电阻和⾼压电容靠近中⼼抽头放置，⾛线短⽽粗(≥15mil);剪式举升机
e) 变压器的两边需要割地：即RJ45连接座和变压器的次级线圈⽤单独的隔离地，隔离区域100mil以上，且在这个隔离区域下没有电源和地层存在。这样做分割处理，就是为了达到初、次级的隔离，控制源端的⼲扰通过参考平⾯耦合到次级;
f) 指⽰灯的电源线和驱动信号线相邻⾛线，尽量减⼩环路⾯积。指⽰灯和差分线要进⾏必要的隔离，两者要保证⾜够的距离，如有空间可⽤GND隔开; g) ⽤于连接GND和PGND的电阻及电容需放置地分割区域。
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2. 以太⽹的信号线是以差分对(Rx±、Tx±)的形式存在，差分线具有很强共模抑制能⼒，抗⼲扰能⼒强，但是如果布线不当，将会带来严重的信号完整性问题。下⾯我们来⼀⼀介绍差分线的处理要点：
a) 优先绘制Rx±、Tx±差分对，尽量保持差分对平⾏、等长、短距，避免过孔、交叉。由于管脚分布、过孔、以及⾛线空间等因素存在使得差分线长易不匹配，时序会发⽣偏移，还会引⼊共模⼲扰，降低信号质量。所以，相应的要对差分对不匹配的情况作出补偿，使其线长匹配，长度差通常控制在5mil以内，补偿原则是哪⾥出现长度差补偿哪⾥;
b) 当速度要求⾼时需对Rx±、Tx±差分对进⾏阻抗控制，通常阻抗控制在100Ω±10%;
c) 差分信号终端电阻(49.9Ω，有的PHY层芯⽚可能没有)必须靠近PHY层芯⽚的Rx±、Tx±管脚放置，这样能更好的消除通信电缆中的信号反射;
d) 差分线对上的滤波电容必须对称放置，否则差模可能转成共模，带来共模噪声，且其⾛线时不能有stub ，这样才能对⾼频噪声有良好的抑制能⼒。
3. 变压器集成在连接器的以太⽹电路的PCB布局、布线较不集成的相对简单很多，下图 3是采⽤⼀体化连接器的⽹⼝电路的PCB布局、布线参考图：
图 3⼀体化连接器的⽹⼝PCB布局、布线参考图
从上图可以看出，图 3和图 1的不同之处在于少了⽹⼝变压器，其它⼤体相同。不同之处主要体现在⽹⼝变压器已集成⾄连接器⾥，所以地平⾯⽆需进⾏分割处理，但我们依然需要将⼀体化连机器的外壳连接到连续的地平⾯上。
托玛琳水杯 以太⽹布局布线⽅⾯的要⼤致就这些，好的PCB布局布线不仅可以保证电路性能，还可以提⾼电路性能，笔者⽔平有限，不⾜之处欢迎指正交流。
附加：
千兆以太⽹pcb布线规则
以太⽹PHY需要通过以太⽹，RJ45接⼝与外部设备进⾏连接，PHY与以太⽹变压器之间的接⼝称为MDI接⼝，也就是介质相关接⼝（这与MII是相对的）。百兆以太⽹模式下，MDI是2对差分线，千兆模式下是4对差分线。在部分PHY芯⽚的Datasheet或者应⽤⼿册中会给出
MII/RMM/GMII/RGMII接⼝，MDI接⼝的等长规则，但是很少有⼚家提到以太⽹变压器与RJ45之间的差分对等长规则。
在早期的产品设计中，⽆需特殊关照，RJ45与以太⽹变压器之间的差分对长度彼此相差不多，但是在近期的⼏款产品设计中，需要进⾏以太⽹防浪涌设计，导致差分对长度相差很多。由于对这部分等长
规则不确定，也没有相应的资料可供参考，本⼈尝试过等长与不等长两种情况。
RJ45–以太⽹变压器差分对等长
下图中的PCb⾛线，如果左侧的差分对不进⾏蛇形⾛线，那么这两条差分线长度会相差很多。于是，为了不出问题，本⼈故意使两对差分线长度⼀致。细⼼的读者可能已经发现了，⾛线上出现了过孔，这是千兆以太⽹PCB⾛线的⼤忌之⼀，但是⾯对贴装的RJ45接⼝，就只能这样了。
RJ45–以太⽹变压器差分对不等长
再看下⾯的这张图，很容易看出，以太⽹变压器与RJ45之间的4对差分线⼀定不等长，当然，差分对内的两条线还是做了等长处理。
以上的两个案例都是本⼈亲⾃设计的，使⽤iperf进⾏以太⽹吞吐量测试（我没有条件使⽤SmartBits），结果如下：
Item CPU内核CPU占⽤率吞吐量
分布式存储数据保护
等长MIPS 74Kc99%340Mbpsshenh
不等长PowerPC e50036.5%940Mbps
可想⽽知，如果不是受到CPU处理能⼒的影响，RJ45–以太⽹变压器之间的差分对等长与否不影响实际的吞吐量。当然，从这个表格中，可以明显看出PowerPC超强的⽹络处理能⼒，36.5%的CPU占⽤率只⽤到了⼀个核，另外⼀个核完全空闲。
今天在论坛上看了⼀下，⽐较靠谱的说法是这样的：
这4对MDI信号不需要做等长处理。为保险起见需要确认你的PHY是否具有差分对之间数据的⾃动对齐功能，以及PHY的FIFO有多深。
现在基本上可以确定，RJ45与以太⽹变压器之间的差分对不需要做等长处理。
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