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�以太网电接口采用UTP设计的EMC设计指导书一、UTP（非屏蔽网线）的介绍非屏蔽网线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，两根绝缘铜导线按照一定密度绞在一起，每一根导线在传输中辐射的电波会与另外一根的抵消，这样可降低信号的干扰程度。
用来衡量UTP的主要指标有：1、衰减：就是沿链路的信号损失度量。
2、近端串扰：测量一条UTP链路对另一条的影响。
3、直流电阻。
4、衰减串扰比（ACR）。
5、电缆特性。
二、10/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计10/100/1000BASE-T以太网口电路按照连接器的种类网口电路可以分为：网口变压器集成在连接器里的网口电路和网口变压器不集成在连接器里的网口电路。
1、网口变压器未集成在连接器里的网口电路原理图网口电路主要包括PHY芯片，网口变压器，网口连接器三部分，图中左侧的八个49.9Ω的电阻是差分线上的终端匹配电阻，其阻值的大小由差分线的特性阻抗决定，当变压器内的线圈匝数发生变化时，其阻值也跟随变化，保证两者的阻抗匹配。
由电容组成的差模、共模滤波器可以增强EMC性能。
在线圈的中心抽头处接的电容可以有效的改善电路的抗EMC性能，合理的选择电容值可以使电路的EMC做到最优。
电路的右侧四个75Ω的电阻是电路的共模阻抗。
2、网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图网口电路主要包括PHY芯片，网口连接器两部分，网口变压器部分集成在接口内部，同样左侧的49.9Ω的电阻阻值也是由变压器的匝数及差分线的特性阻抗决定的。
中间的电容组成共模、差模滤波器，滤除共模及差模噪声。
75Ω的共模电阻也集成在网口连接器的内部。
3、网口指示灯电路原理图带指示灯的以太网口电路原理图与不带指示灯灯的大致相同，只是多出指示灯的驱动电路。
注意点：1）、两个匹配电阻是否需要根据PHY层芯片决定，如有的PHY层芯片内部集成匹配电阻就不需要。
匹配电阻是接地还是接电源也是由PHY芯片决定，一般接电源。
以太网EMC接口电路设计及PCB设计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，且基本应用于工控领域，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；b)PHY层芯片的电源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电容，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）；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。
�以太网电接口采用UTP设计的EMC设计指导书一、UTP（非屏蔽网线）的介绍非屏蔽网线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，两根绝缘铜导线按照一定密度绞在一起，每一根导线在传输中辐射的电波会与另外一根的抵消，这样可降低信号的干扰程度。
用来衡量UTP的主要指标有：1、衰减：就是沿链路的信号损失度量。
2、近端串扰：测量一条UTP链路对另一条的影响。
3、直流电阻。
4、衰减串扰比（ACR）。
5、电缆特性。
二、10/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计10/100/1000BASE-T以太网口电路按照连接器的种类网口电路可以分为：网口变压器集成在连接器里的网口电路和网口变压器不集成在连接器里的网口电路。
1、网口变压器未集成在连接器里的网口电路原理图网口电路主要包括PHY芯片，网口变压器，网口连接器三部分，图中左侧的八个49.9Ω的电阻是差分线上的终端匹配电阻，其阻值的大小由差分线的特性阻抗决定，当变压器内的线圈匝数发生变化时，其阻值也跟随变化，保证两者的阻抗匹配。
由电容组成的差模、共模滤波器可以增强EMC性能。
在线圈的中心抽头处接的电容可以有效的改善电路的抗EMC性能，合理的选择电容值可以使电路的EMC做到最优。
电路的右侧四个75Ω的电阻是电路的共模阻抗。
2、网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图网口电路主要包括PHY芯片，网口连接器两部分，网口变压器部分集成在接口内部，同样左侧的49.9Ω的电阻阻值也是由变压器的匝数及差分线的特性阻抗决定的。
中间的电容组成共模、差模滤波器，滤除共模及差模噪声。
75Ω的共模电阻也集成在网口连接器的内部。
3、网口指示灯电路原理图带指示灯的以太网口电路原理图与不带指示灯灯的大致相同，只是多出指示灯的驱动电路。
注意点：1）、两个匹配电阻是否需要根据PHY层芯片决定，如有的PHY层芯片内部集成匹配电阻就不需要。
匹配电阻是接地还是接电源也是由PHY芯片决定，一般接电源。
以太网电接口采用UTP的EMC设计指导书目录前言 (4)1范围和简介 (5)1.1范围 (5)1.2简介 (5)1.3关键词 (5)2规范性引用文件 (5)3术语和定义 (6)4UTP（非屏蔽网线）的介绍 (6)510/100BASE-T、1000BASE-T以太网电接口的共模噪声 (7)610/100/1000BASE-T以太网电接口电路设计 (7)6.110/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计 (7)6.1.1网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图 (8)6.1.2网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图 (8)6.1.3网口指示灯电路原理图 (9)6.1.4带滤波的10/100BaseT以太网口电路原理图 (10)6.1.5带滤波的1000BaseT以太网口电路原理图 (11)6.210/100/1000BASE-T以太网电接口PCB布局、布线 (12)6.2.1网口变压器没有集成在连接器里的网口电路PCB布局、布线规则 126.2.2采用一体化连接器的网口电路PCB布局、布线规则 (15)6.2.3其它的布局、布线建议 (16)7实际测试案例： (19)8结论: (22)9附录： (24)10参考文献 (26)前言本规范的其他系列规范：无与对应的国际标准或其他文件的一致性程度：无规范代替或作废的全部或部分其他文件：无与其他规范或文件的关系：无与规范前一版本相比的升级更改的内容：如果是升级规范，则一定要在此处详细描述本版本相对于上一版本更改的内容，如果是第一次制定，则填写“第一版，无升级更改信息”。
本规范由XX部门提出。
本规范主要起草和解释部门：本规范主要起草专家：格式（部门：姓名(工号)、姓名(工号)，部门：姓名(工号)、姓名(工号)......）本规范主要评审专家：格式（部门：姓名(工号)、姓名(工号)，部门：姓名(工号)、姓名(工号)......）本规范批准部门：XX部门本规范所替代的历次修订情况和修订专家为：规范号主要起草专家主要评审专家姓名(工号)、姓名(工号)姓名(工号)、姓名(工号)姓名(工号)、姓名(工号)姓名(工号)、姓名(工号)10/100/1000BASE-T以太网口采用UTP网线的EMC设计指导书1 范围和简介1.1范围本规范规定了10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口采用UTP网线的EMC电路设计，用以保证10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口具有良好的EMC性能，使用UTP就能满足系统的EMC要求。
以太网口的设计防护方案
常用的以太网接口为 10/100Base-TX 10/100Base-2和10/100Base-5
以太网口在室内走线，若设备采用的以太网不采用屏蔽电缆，而且安装尺寸大于50米，宜考虑对以太网口进行电路保护设计。
（在实际工作中，设备的以太网口连接电缆可能出户走线，会穿越防雷分区的LPZ0区，LPZ0区是受到直接雷击的高危险区，同时电缆上会感应很大的雷电磁脉冲，以太网连接电缆出到户外，必须在设备接口设计防雷保护电路进行保护）具体线路如下：
说明：
1.该方案前级保护器件选用三级气体放电管B3D090L，主要对共模进行防护。
2.后级采用TVS管SLVU2.8-4,主要进行差模防护。
SLVU2.8-4 (TVS) 器件的特点：
1.能够进行两对平衡线的差模保护,即一个网口(收,发)只用一个器件;
2.节电容很低最大为8pF.
3.具有一定的通流容量,最大承受24A(8/20us)冲击电流,能够满足500V的浪涌测试要求;
4.箝位动作电压低为3V. 在冲击电流作用下残压最大不超过15V,能够保证网口的安全;
5.器件封装为SO-8,占用PCB面积很小;
电阻的选取：
中间电阻选用 2.2欧, 起退耦作用,使前后两级保护电路能够相互配合.电阻值要保证信号传输的前提下尽可能选大.防雷性能会更好.电阻值不能小于2.2欧。
该电路能够达到差模3KA的8/20us 冲击电流量级，能完全满足接口防雷要求。
加上防雷保护电路后，插入损耗小于0.3dB，对100M的以太网传输信号质量影响很小，能够保证10/100Base-T以太网接口传输距离100米以上。
深圳市浪拓电子技术有限公司。
以太网电接口采用UTP的EMC设计指导书目录前言 (4)1范围和简介 (5)1.1范围 (5)1.2简介 (5)1.3关键词 (5)2规范性引用文件 (5)3术语和定义 (6)4UTP（非屏蔽网线）的介绍 (6)510/100BASE-T、1000BASE-T以太网电接口的共模噪声 (7)610/100/1000BASE-T以太网电接口电路设计 (7)6.110/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计 (7)6.1.1网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图 (8)6.1.2网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图 (8)6.1.3网口指示灯电路原理图 (9)6.1.4带滤波的10/100BaseT以太网口电路原理图 (10)6.1.5带滤波的1000BaseT以太网口电路原理图 (11)6.210/100/1000BASE-T以太网电接口PCB布局、布线 (12)6.2.1网口变压器没有集成在连接器里的网口电路PCB布局、布线规则 126.2.2采用一体化连接器的网口电路PCB布局、布线规则 (15)6.2.3其它的布局、布线建议 (16)7实际测试案例： (19)8结论: (22)9附录： (24)10参考文献 (26)前言本规范的其他系列规范：无与对应的国际标准或其他文件的一致性程度：无规范代替或作废的全部或部分其他文件：无与其他规范或文件的关系：无与规范前一版本相比的升级更改的内容：如果是升级规范，则一定要在此处详细描述本版本相对于上一版本更改的内容，如果是第一次制定，则填写“第一版，无升级更改信息”。
本规范由XX部门提出。
本规范主要起草和解释部门：本规范主要起草专家：格式（部门：姓名(工号)、姓名(工号)，部门：姓名(工号)、姓名(工号)......）本规范主要评审专家：格式（部门：姓名(工号)、姓名(工号)，部门：姓名(工号)、姓名(工号)......）本规范批准部门：XX部门本规范所替代的历次修订情况和修订专家为：10/100/1000BASE-T以太网口采用UTP网线的EMC设计指导书1范围和简介1.1范围本规范规定了10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口采用UTP网线的EMC电路设计，用以保证10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口具有良好的EMC性能，使用UTP就能满足系统的EMC要求。
以太网接口电路POE接口电路设计1.接口类型：以太网接口有多种类型，包括RJ45、光纤和同轴电缆等。
根据需要选择合适的接口类型，并设计相应的电路。
2. 数据传输速率：根据以太网标准，常见的数据传输速率有10Mbps、100Mbps和1Gbps等。
根据所需的传输速率，设计相应的电路来支持高速数据传输。
3.接口保护：以太网接口通常需要提供过电流和过压保护，以防止外部干扰对电路的损害。
设计接口保护电路以确保接口的可靠性和稳定性。
4.电磁兼容性：以太网接口电路应具有良好的电磁兼容性，以减少干扰对其产生的影响。
采取适当的屏蔽和滤波措施，设计电路以提高电磁兼容性。
5.信号质量：以太网接口电路应确保传输的信号质量，以避免数据包的丢失或错误。
设计电路时，要考虑信号的传输特性，并采取合适的措施提高信号的质量。
在实际的以太网接口电路设计中，可以参考以下设计流程：1.确定接口要求：根据应用需求，确定接口的类型、传输速率和其他相关要求。
2.选择器件：根据接口要求选择合适的接口芯片和其他相关电子器件。
选择的器件应具有良好的性能和可靠性。
3.电路设计：根据器件的规格和接口要求进行电路设计。
根据接口的类型和传输速率，设计相应的电路，并包括接口保护和信号调整等功能。
4.PCB布局：根据电路设计完成PCB板的布局。
合理布局电路和元器件，以减少信号干扰和电磁辐射。
5.仿真和优化：通过电磁仿真软件对设计的电路进行仿真，分析信号的传输特性和性能。
优化电路设计，以提高接口的性能和可靠性。
6.制造和测试：根据最终设计完成PCB板的制造，并进行电路的测试和调试。
确保接口的正常工作和符合要求。
7.验证和认证：对设计的接口电路进行验证和认证。
验证电路是否满足接口标准和相关要求，并进行必要的调整和改进。
POE（Power over Ethernet）接口电路用于在以太网中同时传输数据和电力。
在设计POE接口电路时，需要考虑以下几个方面：1.电力需求：根据所需供电设备的功率需求，确定传输的电力范围。
以太网接口EMC设计方案
一、接口概述
RJ45以太网接口是目前应用最广泛的通讯设备接口，以太网口的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运行。
赛盛技术应用电磁兼容设计平台（EDP）软件从接口原理图、结构设计，线缆设计三个方面来设计以太网口的EMC设计方案。
二、接口电路原理图的EMC设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
百兆以太网接口2KV防雷滤波设计
图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计
接口电路设计概述：
本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；从设计层次解决EMC问题；同时此电路兼容了百兆以太网接口防雷设计。
本防雷电路设计可通过IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试。
电路EMC设计说明：
（1）
电路滤波设计要点：
为了抑制RJ45接口通过电缆带出的共模干扰，建议设计过程中将常规网络变压器改为接口带有共模抑制作用的网络变压器，此种变压器示意图如下。
图2 带有共模抑制作用的网络变压器
RJ45接口的NC空余针脚一定要采用BOB-smith电路设计，以达到信号阻抗匹配，抑制对外干扰的作用，经过测试，BOB-smith电路能有10个dB左右的抑制干扰的效果。
网络变压器虽然带有隔离作用，但是由于变压器初次级线圈之间存在着几个pF的分布电容；为了提升变压器的隔离作用，建议在变压器的次级电路上增加对地滤波电容，如电路图上C4-C7，此电容取值5Pf~10pF。
在变压器驱动电源电路上，增加LC型滤波，抑制电源系统带来的干扰，如电路图上L1、C1、C2、C3，L1采用磁珠，典型值为600Ω/100MHz，电容取值0.01µF~0.1µF。
百兆以太网的设计中，如果在不影响通讯质量的情况，适当减低网络驱动电压电平，对于EMC干扰抑制会有一定的帮助；也可以在变压器次级的发送端和接收端差分线上串加10Ω的电阻来抑制干扰。
（2）
电路防雷设计要点：
为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的防雷测试要求，成本最低的设计方案就是变压器初级中心抽头通过防雷器件接地，电路图上的D1可以选择成本较低的半导体放电管，但是要注意“防护器件标称电压要求大于等于6V；防护器件峰值电流要求大于等于50A；防护器件峰值功率要求大于等于300 W。
注意选择半导体放电管，要注意器件“断态电压、维持电流”均要大于电路工作电压和工作电流。
根据测试标准要求，对于非屏蔽的平衡信号，不要求强制性进行差模测试，所以对于差模1KV以内的防护要求，可以通过变压器自身绕阻来防护能量冲击，不需要增加差模防护器件。
接口电路设计备注：
如果设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连。
电磁兼容设计平台（EDP）应用案例——以太网口
三、连接器设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
RJ45金属连接器RJ45信号排序设计
图1 百兆以太网连接器结构方案
连接器与机体的搭接方式：
（1）面板开孔时采用精密的铣削加工技术，使孔眼的形状更适合连接器的放置，避免孔眼切削不精确的地方出现缝隙，进而降低电磁干扰辐射；经过测试证明，精确的铣削开孔加工可以提高12~18%的电磁兼容性；
（2）机体与百兆以太网金属连接器之间的接合处要增加弹片，使两者接合时保持良好的导电性能。
具体搭接方式如上图所示：
四、线缆设计
本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成
百兆以太网接口信号线缆
线缆设计要求：RJ45金属连接器常规型
图1 RJ 45信号电缆
电缆设计：
（1）RJ 45信号电缆采用网状编织屏蔽层的屏蔽方式，且网状编织层编织密度要求不小于90%；
（2）内部组线时，差分电缆采用双绞传输，双绞绞距一般为信号电缆线径的3倍；组线方式如上图所示：
（3）电缆两端需要增加磁环处理，磁环内径与电缆的外径要紧密结合，尽量选择厚长型的磁环。
走线设计：
（1）RJ 45电缆走线时要求远离其他强干扰源，如电源模块；
（2）电缆走线最好单独走线或与其他模拟以及功率线缆保持10cm以上距离，切不可与其他线缆一起混合捆扎。
图2 RJ45金属连接器的搭接
屏蔽层与金属连接器的搭接：
（1）屏蔽电缆的屏蔽层要求与金属连接器进行360°的搭接；搭接方式如上图：（2）屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独的“尾巴”现象。
五、结束语
电磁兼容设计平台（EDP），依据最专业的EMC专家方案知识库，快速输出符合产品设计要求的指导性的EMC解决方案。
即是工程师身边的产品设计、学习助手，又是企业的EMC技术方案库，是产品电磁兼容性能的保证。
