以太网接口电路电路设计教学提纲.ppt

以太网接口电路电路设计以太网接口电路电路设计主要内容以太网接口电路POE接口电路设计以太网接口的标准定义以太网接口的标准定义以太网设备满足正常通信，IEEE802.3对RJ45端口信号有规定，要求电脑与HUB用直通线连接能正常通信，则要求电脑的网卡NIC的TX、RX分别连接到HUB的RX、TX，所以，它们的RJ45接口的PIN脚定义是不一样的，具体如下：网卡NIC对RJ45接口PIN脚定义：RJ45 PIN：1 2 3 4 5 6 7 8 信号定义：TX+TX-RX+NA NA RX-NA NA HUB对RJ45接口PIN脚定义：RJ45 PIN：1 2 3 4 5 6 7 8 信号定义：RX+RX-TX+NA NA TX-NA NA随着以太网技术的不断发展，出现了新类型的产品，对以下产品进行分类：1.与NIC同类型的有：HUB和交换机上联口，Router、Gateway、IPphone等设备的WAN口，称为“MDI口”2.与HUB同类型的有：HUB和交换机下联口，Router、Gateway、IPphone、XDSL等设备的LAN口，称为“MDIX口”3.“MDI口”与“MDIX口”被称为两种不同类型设备端口，它们之间被指定用直通线连接，而同类型设备端口之间用交叉线连接。如果芯片支持AUTO MDII-X功能的端口，可以用交叉线或直通线连接任何类型的端口以太网接口电路设计规范以太网接口电路设计规范 没有接大地的MDIX口标准设计（图一）没有接大地的MDI口标准设计（图二）以太网接口电路设计规范以太网接口电路设计规范 有接大地的LAN口标准设计（图三）有接大地的MDI口标准设计（图四）信号连接规范信号连接规范 注意MDIX口与MDI口的RJ45 PIN脚定义的差别芯片的差分收发信号RD+/RD-、TD+/TD-必须连接到变压器对应的收发通道，经变压器再连接到RJ45对应的RX+/RX-、TX+/TX-1.变压器的TDP与TXP、TDN与TXN、RDP与RXP、RDN与RXN分别为变压器初次级之间的同相端。由IC接到变压器，必须经各自同相端连接到RJ45对应的脚位。不能反相连接，否则会导致10M无连接2.注意：“TD+TD+接接TDPTDP、TD-TD-接接TDNTDN、TXPTXP接接TX+TX+、TXNTXN接接TX-TX-”与“TD+TD+接接TDNTDN、TD-TD-接接TDPTDP、TXPTXP接接TX-TX-、TXNTXN接接TX+TX+”一样正确，都符合同相端相连。RD/RX通道也一样3.一般变压器指定收发通道，收与发通道不能互换，而具备AUTO MDII-X功能的变压器的收发各参数是一样的，它们之间可以互换。信号线连接规则同样要求满足同相端相连4.支持AUTO MDII-X功能的芯片，需要具备AUTO MDII-X功能的变压器来实现MDII-X功能。因为端口被禁止自适应功能时，AUTO MDII-X功能也会失效，所以，建议完全遵循5.1要求来设计，不能随意交换收发通道，也就是说，MDIX口不能改为MDI口，MDI口不能改为MDIX口信号连接规范信号连接规范 由R3/R4/R9/R10/C3组成的平衡电路将有效的抑制引入的干扰以及抑制对外的辐射变压器属于电磁敏感器件，容易接收到磁场信号，所以，大电流走线及其它电感应该尽量远离，避免变压器接收到干扰信号；同时，它也有一定的漏磁，所以，它的底部任何层面不能有铜箔，避免高频干扰信号耦合到铜箔对外传导辐射由于网线引入的浪涌电压会加在C3上，或XDSL的电话线感应到的浪涌电压经C3耦合到网线，经电脑或交换机泄放到大地，所以，要求其耐压大于2KV。与RJ45引脚相连的走线与地线以及其它任何走线间距越大越好，建议不小于4mm，以提高绝缘度如果设备有接大地，要求金属机壳、RJ45屏蔽层、C4接大地GND_EARRTH，设备安装时有良好的接地，得到更可靠的屏蔽防止辐射干扰，抑制ESD、雷击浪涌等冲击如果设备没有接大地，如塑胶外壳设备，应该选用没有屏蔽层的RJ45，如果有屏蔽层，则要求屏蔽层悬空POEPOE接口电路设计规范接口电路设计规范POEPOE接口电路设计规范接口电路设计规范整流桥D1、D2、浪涌抑制电路D3，作为输入保护极性电路。有一些芯片集成了该电路。IEEE802.3af规定允许PSE最大输出电压为57V，所以选取D3额定反向关断电压为58V。D1、D2可以是整流二极管，要求参数：电流大于等于1A、耐压大于等于100V由R1/C1、R2/C2、R3/C3、R4/C4组成的平衡电路的作用是抑制引入的干扰以及抑制对外的辐射。C1、C2、C3、C4作用是隔直流POE电源接在网络变压器的自耦线圈T3中间抽头，T3连接在共模扼流圈T2端，经扼流圈的高阻抗隔离，这样POE电路的并入就不会影响该终端T1变压器的阻抗。应该注意DC电流对T1变压器的影响。保证DC电流不会使变压器T1饱和而堵塞数据传输，要求T3由2线并行缠绕，使中心抽头到两端的电阻相同，尽量减小DC差分电压。T3的直流电阻应该远小于T1和T2的直流电阻，使得大部分DC差分电流流经T3POEPOE接口电路设计规范接口电路设计规范为了降低成本，出现如下图所示省略T3的变压器，应该注意T1、T2的磁芯应该满足规定的DC饱和电流，不能用普通的网络变压器替代POE要求的的网络变压器POEPOE简介简介IEEE 802.3af标准是通过以太网数据线或备用线来实现以太网设备供电，由以太网供电控制器PSE供电给以太网受电设备PD在变压器的TX通道的中间抽头和RX通道的中间抽头输入（输出）48V电源的正负两级，或者RJ45插座的pin4/pin5，pin7/pin8输入（输出）48V电源的正负两级IP电话、无线接入点、VoIP电话、WLAN接入点、网络摄像机、安全性系统、POS终端等功率小于12.95W的PD设备都可通过一根传输以太网数据的CAT-5电缆来提供电源POE电源传输原理:1.1.PSEPSE检测合法检测合法PDPD：PD通过PSE对PD检测来获得或者请求供电。PSE送出2.8V10V的电压到网络链路，有效的PD检测到此电压后就将一个23.75K 26.25K 电阻（统称25K特征电阻）置于供电回路上，电流就会随输入电压而变化。PSE通过检测该电流，知道在以太网线缆终端有一个有效的PD需要供电。如果放置的电阻阻值在12K 23.75K 或26.25K 45K 范围内，PSE则认为PD有效但不需要供电，其它范围的电阻值则意味着无效的PD检测。PSE对PD的识别时还要求PD特征电容小于120nF。POEPOE简介简介2.2.PSEPSE对对PDPD进行分类进行分类：PSE监测到合法PD后，将送到网络链路上的电压升高到14V22V，PD使用内部的调节器产生固定的电压施加到PD的CLASS引脚，此引脚与VEE之间接有分类电阻(RCLASS)，由此得到一固定电流，因而实现了PD分类。PSE根据PD分类决定PD常规操作所需的功率。IEEE802.3af标准定义了五个不同的等级分类：POEPOE简介简介3.3.PSEPSE对对PDPD供电供电：通过PSE对PD检测和分类，对那些需要供电的PD设备提供电源，而不会损坏不需要供电的设备，并能有效地分配可用功率。PSE提高输出电压，在PD端电压在3040V较低电压时，PD保持欠压闭锁状态(UVLO)，以避免对检测和分级产生干扰。当电压上升到42V时，PD打开内部电源开关，把电源送到DC/DC电源电路上给旁路电容充电，充电期间保持电路的其余部分不工作直至旁路电容充电完成，PD设定50毫秒延时时间给电容充电。电容充电完成后，端口电压就升高进入供电模式，使电路的其余部分运行，并在它所在分级的功耗范围内工作。如果电流过高的时间超出50ms，PSE将会关断电源；关断期间PD必须吸收510mA的电流，这样PSE就能知道它还保持连接。如果电压下降到30V时，PD停止DC/DC电源部分电路工作4.4.PDPD断电断电：若PD设备从网络上断开时，PSE就会快速地(一般在300400ms之内)停止为PD设备供电，并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备 POEPOE简介简介PD必须对电压极性不敏感，并且能在备用线对和数据线对上正常工作(提供检测和分级特征以及接受供电)，这个自动极性电路通常用二极管桥堆（或二极桥式整流电路）来实现以太网75 共模终端电阻必须 AC 耦合，这样才能不干扰PSE对PD的检测、分类和供电PSE供电电压为4457V，典型值为48V。在正常情况下最大输出电流为350mA。输出连续功率大约为15.4WPD正常受电电压为3757V。平均输入功率为12.95W，输入峰值电流为400mA。典型工作电流为10350mA，超载检测电流为350500mA对于PSE，馈送电源可以是RJ45的1-2/3-6线对，也可以是4-5/7-8线对，而且只能选用其中一对；对于PD，要求两线对都能吸收电源 结束结束