以太网PHY布局布线指南

1. 简介

  对于以太网布局布线遵循以下准则很重要，因为这将有助于减少信号发射，最大程度地减少噪声，确保器件作用，最大程度地减少泄漏并提高信号质量。

2. PHY设计准则

2.1 DRC错误检查

  首先检查DRC规则是否设置正确，然后运行DRC错误检查。检查结果不应存在任何错误，在继续下一步设计之前，应纠正任何DRC错误。

2.2 去耦合电容

  去耦电容器应尽可能靠近PHY芯片的电源管脚放置。通常建议最小容值的电容器最靠近PHY电源管脚，但最好先查看芯片的数据手册，以验证此建议是否与芯片特定的建议一致。对于某些芯片上的某些引脚，数据手册可能会建议将较大容值的电容器放置在离PHY管脚更近的位置。

2.3 时钟源

  时钟振荡器应靠近PHY芯片时钟管脚放置，时钟振荡器离PHY越远，产生PLL噪声或其他不符合规范的意外情况可能性就越高。一个时钟晶振不应该驱动多个设备，时钟电路的偏置电阻靠近PHY放置。

2.4 MDI走线

  每条MDI走线的总长度应小于2英寸或2000mil。对于1G信号传输，MDI差分对内走线长度偏差应在10mil内，对于100M或10M信号传输，MDI差分对内走线长度偏差应在50mil内。MDI走线上的通孔数量和stub残桩长度均应保持最小。
  典型的差分阻抗为100Ω，误差控制在±10%以内，阻抗失配会降低吞吐量，有时会严重到足以导致通信失败，阻抗失配还会导致信号反射，从而阻止信号以最大功率传输到接收点。PCB上MDI走线的阻抗可能需要调整以匹配电缆的阻抗，查看电缆数据表获得电缆阻抗。
  如果W等于MDI走线的宽度，则同一层上的接地平面应与MDI走线至少相距3W，该间距最好为5W。在同层平面中设计MDI走线和接地平面之间的距离可以防止不必要的电容性阻抗。间距如下图所示：

  MDI走线下方的参考层应为连续的GND层，接地平面仅允许在MDI走线经过的元件下方被切割或挖空，这些元件可能包括变压器、磁性元件、扼流圈、交流耦合电容器和ESD二极管。对于汽车应用，建议挖空元件下方的所有层，但至少要挖空两层，至少要挖空的这两层指的是元器件所在的层和该层的下一层，对于标准应用，建议使用两层挖空的形式。对于大多数应用，元件的边缘和挖空区域的边缘之间的距离应为约20mil。一些应用可以使用更短的距离，而另一些应用可能需要更大的距离。请使用设计的EMC要求来确定最佳距离。

2.5 MII走线

  每条MII走线的总长度应小于6英寸，即6000mil，MII走线对于1G的信号传输，走线的长度偏差应在20mil以内，对于100M或10M的信号传输，走线的长度偏差应在50mil之内。RX走线的长度必须与其他RX走线长度相匹配，TX走线的长度也必须与其他TX走线长度相匹配。MII走线上的通孔数量和stub残桩长度应保持在最低限度。
  MII走线单端阻抗应为50Ω，误差控制在±10%以内。
  MII走线宽度为W，那么MII走线与同层周围的GND铺铜平面之间的间距至少保持3W，最好为5W。

2.6 信号布线

  信号间必须避免串扰，任何信号都不应交叉，除非被接地层适当隔开。此外，不同的差分对之间必须至少保持30mil的间隔。
  如前面介绍的内容，走线必须长度匹配，为了匹配走线长度，可以使用不同的走线技术。建议在差分对的同一端进行长度匹配，即如果在左侧进行差分绕线，则所有的绕线都在左侧，而不是分散为左边绕线+中间绕线+右侧绕线这种形式。而且在差分对应该在产生对内长度误差的地方进行绕线操作，如下图所示，应选择下方的绕线方式进行长度匹配。

  根据电路板不同部分的特性阻抗，长度不匹配可能会产生额外的时序或信号质量问题。
  差分信号在放置信号通孔时，建议将接地或回流通孔放置在附近，以提供一条短接地路径，如下图所示：

2.7 变压器隔离

  变压器下方所有层均应该挖空，不能有金属铺铜，但内部集成了变压器的RJ45下方允许铺铜。变压器下方所有层挖空的示例，如下图所示：

2.8 ESD器件选择和布局

  应选择合适的ESD二极管的动作电压，确保信号可以正常传输，可以查看数据表以确定其电压规格。
  查询deepseek保护器件有三种放置方式，第一种是放在连接器侧，第二种是放在PHY侧，第三种是连接器侧和PHY侧都放。

2.8.1 ESD在连接器侧

2.8.2 ESD在PHY侧

2.8.3 两侧都放

2.8.4 选型与布局原则

2.8.5 设计误区警示

2.8.6 小结

2.9 电源平面

  尽可能使用电源平面，以避免电源到器件电源引脚的电压降。如果需要跨层连接多个层电源平面，请使用多个通孔以避免电压降。

2.10 地平面

  在可能的情况下多设置接地平面，并在整个电路板上使用地过孔来创建短的返回路径。接地通孔分布示例如下图所示：

2.11 接地隔离

  屏蔽地与信号地之间在所有层上均需保持隔离，隔离间距至少20 mil，如下图所示：

  建议屏蔽地与信号地之间关系如下：屏蔽地与信号地之间应连接电容器和高值电阻器。建议使用1MΩ或更大的电阻器。