以太网电接口EMC设计指导书
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 12
6.2.2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”。
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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。
本规范适用于具有110/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口的单板设计和已有单板的升级，以及现有未对10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口进行EMC电路设计的产品的整改指导。1.2简介
随着海外市场的拓展，特别是北美市场的介入，对产品使用UTP（Unshielded Twisted Pairs）电缆满足EMC性能的需求越来越急切。UTP电缆以价格便宜、重量轻，容易制作的优点，得到广大用户的青睐，应用十分普遍。但在应用UTP电缆的同时，EMC的问题就摆在我们面前了，需要尽快解决。
大家都知道，UTP对于EMI有一定的抑制作用，但只局限于较低频率，在一篇文档上我看到是30MHz，也就是说，单靠UTP自身的共模抑制作用是不能满足RE性能的。UTP和以前我们使用的STP 不同，STP网线的外面包有一层屏蔽编织网和铝箔，这些屏蔽层衰减、吸收了网线对外的辐射。
10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口在我司产品单板中的应用十分普遍，针对目前存在的以太网口使用UTP无法满足EMC性能要求的问题，特制订本指导书，目的在于规范设计，提高10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口的EMC性能。
在本规范中针对10/100 BASE-TX、1000 BASE-TX以太网口的器件、原理图和PCB提出了EMC
设计建议，并根据产品的定位推荐使用的解决方案。
由于技术的不断发展，本指导书也会根据实际情况进行相应的修改和补充，本设计指导书将进行不定期的修订，以最新的设计指导书为准。同时由于不同产品的的差异性，实际设计时，可考虑对指导书中电路的参数进行调整。
1.3关键词
EMC、网口变压器、PCB、以太网口、一体化连接器、UTP
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
序号编号名称
1 CISPR 22(1997) Information technology equipment radio disturbance
characteristics limits and methods of measurement.
2 Fcc part 15
3 GR 1089-CORE Electromagnetic Compatibility and Electrical Safety Generic
Criteria for Network Telecommunications Equipment
4 单板接口电路EMC设计指导书1.0
3 术语和定义
UTP：非屏蔽网线。
PGND：设备金属外壳的保护接地，用于泄放故障电流和单板保护器件泄流通道。
GND：设备功能电路的接地，是单板及母板上的数字地和模拟地的统称。
EMC：(Electromagnetic compatibility)电磁兼容性
EMI： (Electromagnetic interference) 电磁干扰
EMS：(Electromagnetic Susceptibility) 电磁敏感度
ESD： (Electrostatic discharge) 静电放电
EFT/B： (Electrical fast transient burst) 电快速瞬变脉冲群
Surge ：浪涌
RE：（Radiated emission）辐射骚扰
CE：（Conducted emission）传导骚扰
CS：（Conducted Susceptibility）传导骚扰抗扰度
RS：（Radiated Susceptibility）射频电磁场辐射抗扰度
MAC：媒体接入控制层，是数据链路层的子层。
PHY：物理层
4UTP（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，这样可降低信号的干扰程度。每一根导线在传输中辐射的电波会与另外一根的抵消。UTP因为安装
容易、重量轻、具有阻燃性等优点得到广泛应用。
EIA/TIA为双绞线电缆定义了五种不同质量的型号，现在应用最多的是五类线，其最高传输速率100M，主要应用与十兆、百兆以太网。超五类线是相比五类线串扰更小、衰减更小的双绞线。
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。
5 10/100BASE-T、1000BASE-T以太网电接口的共模噪声
在10/100/1000BASE-T以太网接口中，与EMC关系最大的部分位于PHY芯片到连接器之间的部分，良好的PHY芯片可以大大降低EMI，提高EMS。10/100BASE-T、1000BASE-T接口的共模噪声频谱如下图所示：
图1 差分线输出共模噪声频谱
图中蓝线和黑线分别代表100BASE-T和1000BASE-T的信号频谱，纵轴的大小反应了信号的强度。
网口的EMI主要来自于差分信号线对以及变压器中心抽头的输出共模噪声，这些共模噪声在UTP 中就会产生EMI。
6 10/100/1000BASE-T以太网电接口电路设计
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电接口类型主要是采用双绞线的RJ45接口，因此下面只讲述采用双绞线作为传输媒介，采用RJ45对外接口的10/100M，1000M网口基本原理、器件选型以及PCB设计方面的内容。设计时应考虑的因素。
6.110/100/1000BASE-T以太网电接口原理图设计
我司的产品广泛应用到了10/100/1000BASE-T以太网接口，因为双绞线接口10/100/1000BASE-T 价格低廉，应用简单等特点应用最为普遍，特别是以太网交换机，一块单板可能就会出48个10/100M 以太网口，网口的类型也是多种多样，因为网口信号的速率、密度很高，EMI问题显得十分突出。
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。下面分别给出它们的原理图：
6.1.1网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图
图2 10/100/1000BASE-T以太网口电路原理图1
根据上图，可见网口电路主要包括PHY芯片，网口变压器，网口连接器三部分。
1、上图中，变压器匝数比不同，变压器前面的49.9欧姆电阻就不同，根据实际变压器情况以及网线阻抗进行选择，保证两者阻抗匹配。
2、上图右侧的虚线框中部分是Bob smith 电路，此电路由Bob smitch发明，采用此电路的主要作用如下：
1) 可以产生10dB的共模EMI衰减。
2) 提供接近75欧姆的共模阻抗。
3) 降低RJ45连接器未使用管脚的辐射发射。
3、上图中，网口变压器中心抽头的电容值对EMC性能有影响，调整电容的大小，可以使EMC 性能最优。
4、上图中间部分的，由电容组成的差模、共模滤波器可以增强EMC性能,建议在网口增加此部分电路。
5、上图是1000BaseT接口的原理图，和10/100BaseT的区别仅仅在于每个端口10/100BaseT由两对差分线组成，而1000BaseT接口由四对差分线组成。
6.1.2网口变压器集成在连接器里的网口电路原理图
图3 10/100/1000BASE-T以太网口电路原理图2
根据上图，可见网口电路主要包括PHY芯片，网口连接器两部分。
1、上图中，变压器匝数比不同，变压器前面的49.9欧姆电阻就不同，根据实际变压器情况以及网线阻抗进行选择。
2、上图的Bob smith 电路集成在网口连接器里。
3、上图中，CT端对地的电容值对EMC性能有影响，调整电容的大小，可以使EMC性能最优。
4、上图中间部分的，由电容组成的差模、共模滤波器可以增强EMC性能,建议在网口增加此部分电路。
5、上图是1000BaseT接口的原理图，和10/100BaseT的区别仅仅在于每个端口10/100BaseT由两对差分线组成，而1000BaseT接口由四对差分线组成。
6.1.3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，如下图所示。
图4 网口指示灯原理图
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。
2、芯片侧中间抽头需要通过磁珠串接电源，并且注意每一路接一个磁珠，并通过电容
0.01-0.1uf接数字地。
3、点灯部分电路，link和ACT灯走线要加磁珠处理，同时供电电源也要加磁珠处理。但所有显示驱动灯的电源可以共用一个磁珠。
4、变压器与连接器部分的匹配电阻75欧姆和50欧姆精度可以放低到5％。但有功率要求，建议选用1/10W的电阻，具体见后面器件选型。但注意由于工艺要求阻排不能够放在单板反面，因此不要换成阻排。
6.1.4带滤波的10/100BaseT以太网口电路原理图
为了保证以太网的EMC性能，降低共模EMI，增强抗扰度，有必要在网口添加滤波电路。下图是带滤波的10/100M以太网电路原理图：
图5 带滤波器件的10/100M网口电原理图
上图中采用共模呃流圈ST7078进行共模滤波。ST7078内部集成四个线圈，对共模呈现高阻，而对差模信号阻抗很小，采用ST7078不仅保证了EMC性能，而且对差模信号影响较小，因此基本不会影响信号质量。关于ST7078的详细资料参见后面的附录。
6.1.5带滤波的1000BaseT以太网口电路原理图
随着通信技术的发展，以太网的速度越来越快，千兆以太网也应用广泛。我司的中高端以太网交换机都用到了1000M以太网技术。
考虑到EMC需求，在必要的场合需要对1000M以太网口进行滤波处理，滤波电路如下图所示：
图6 带滤波器件的1000M网口电原理图
上图中采用MURATA的共模呃流圈作为共模滤波器件，该器件对差模阻抗很小，对信号质量影响也很小。具体器件的参数请参考附录。
6.210/100/1000BASE-T以太网电接口PCB布局、布线
下面还是按照连接器是否集成网口变压器来分别进行说明。
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
图7 采用分立变压器和连接器的网口PCB布局、布线图
参考上图，需要注意下面几点：
1、变压器与RJ45之间，PHY层芯片与变压器之间的距离应控制在1inch 内。当布局条件限制时，应优先保证变压器与RJ45之间的距离在1 inch 内。
2、器件布局按照信号流向放置，切勿绕来绕去。
3、变压器下方的地平面要分割，分割线宽度不小于100MIL，网口变压器放置在GND和PGND的分隔线上。
4、每对差分走线都要控制走线长度一致，同时注意控制阻抗为50欧姆
5、注意PHY层芯片的的数字地和模拟地统一，数字电源和模拟电源使用磁珠进行隔离。同时要与变压器配合。注意PHY芯片的电源滤波，按照芯片要求设计。
6、网口指示灯的电源线3.3V或者2.5V来自于电源平面，要对它们使用磁珠和电容进行退耦；指示灯驱动线要靠近PHY串连电阻，并在进入I/O区域之前进行电容滤波。这样防止噪声通过指示灯电源线耦合到差分线对区域。
7、指示灯电源线和驱动信号线要靠近走线，尽量减小环路面积。见图左下脚。
8、指示灯线和差分线对要进行必要的隔离，两者要保证距离足够远，如果必要使用GND平面进行隔离。
9、注意网口变压器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。
10、用于连接GND和PGND的0欧姆电阻或者电容要放置在地分割线上。
11、PHY芯片的模拟电源不要占用大面积平面，从局部铜皮通过走线、磁珠、走线拉到变压器芯片侧中心抽头上。
12、PHY芯片与变压器之间已经没有VDD，将PHY芯片与变压器之间的平面层区域定义为GND，这样可以切断来自VDD平面的噪声途径。实际处理见下图。
图8 网口变压器和连接器之间区域电源平面的处理
13、沿单板PCB的边缘（不用包住PGND，见图8）每隔250mil打一个接地过孔，这些过孔排可以切断单板噪声向外辐射的途径，减小对PGND静地的影响。
14、单板的PGND、GND通过镙孔和结构相连接，保证系统地电位的统一。
15、保证电源平面和地平面之间的良好退耦（低阻），电源平面最好和地平面相邻。
16、和电源平面相邻的信号线不要超出电源平面的投影区域。
17、要保证和电源平面相邻的信号线的回流路径的完整性，否则就要改变平面的形状，使得信号线处在平面层内，回流路径的不完整会带来严重的EMC问题。
18、推荐把所有的高速信号线、I/O线、差分线对优先靠近地平面走线，如果无法实现才以电源平面作为参考平面。
19、差分线要远离其它信号线，放置其它信号线把噪声耦合到差分线上。
20、为了减小差分信号的噪声，数字信号线或电源要远离模拟信号线或电源。
21、电源的去耦和旁路是十分重要的，它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。电容可以起到去耦和旁路的作用，但要保证退耦和旁路电容由电容、走线、过孔、焊盘组成的环路的面积尽量小，保证引线电感尽量小，见下图所示：
图9 退耦电容的环路面积
从上图可见，最右边的情况有最小的环路面积。
图10 变压器中心抽头共模电容的布局、步线示意图
从上图可见，左边的布局中，电容要通过长线连接到平面上，存在很大的引线电感；而右边的布局中，退耦电容连线很短，保证了低引线电感的要求。
6.2.2采用一体化连接器的网口电路PCB布局、布线规则
一体化连接器因为体积小，性能好的优点，应用越来越广泛。通过实际的应用，发现在一体化连接器可以有效降低网口的EMI。
下面是采用一体化连接器的网口电路的PCB布局、布线示意图：
图11 采用一体化连接器的网口PCB布局、布线示意图
从上图可以看出，图11和图7的不同在于少了网口变压器，其它大都相同。下面只针对不同点进行描述。
1、网口变压器是隔离器件，用于切断共模，因为已经被集成在连接器里，所以地平面不再
进行分割处理。
2、一体化连接器的外壳应该连接到连续的地平面上。不要在连接器下面创建机架地。
3、单板周围每隔250mil打接地过孔，将单板噪声屏蔽在板内。
6.2.3其它的布局、布线建议
6.2.3.1电源、地平面的布局
尽管我们一直建议电源和地平面相邻，但是一些对价格敏感的单板可能并不能做到。下面的建议可以一定程度上减小电源的阻抗。见下图：
图12 在电源平面的相邻信号层铺地减小电源阻抗
电源层power2并没有与地平面相邻，对地阻抗可能较大，如果退耦不合理就会带来EMC问题。而且，如果POWER2层被同时分成多个电压区域，跨这些区域的信号线就会因为回流路径不连续产生较大的环路面积，从而导致出现EMC问题。
如果我们在inner4层和bottom层进行地填充，就可以一定程度的降低电源的阻抗，为信号线创造低阻抗通路。
6.2.3.2差分线对布局、布线要求
差分线对以差分形式存在，具有很强的共模抑制能力，但是如果布局布线不当，差模就可以转化为共模，带来共模噪声。因此对差分线的处理要注意：
2、差分线对间的距离要保持一致，大约等于线宽。
3、差分线的特征阻抗要控制在100欧姆±10％。
4、建议在内层走线，并尽量和地平面相邻。
5、保持差分线对的对称，任何不对称都会造成差模向共模的转变。
6.2.3.3差分信号终端电阻、滤波电容的布局、布线
49.9欧姆的终端电阻（有的PHY可能没有）必须靠近PHY芯片的TX和RX管脚放置，两个终端电阻的中间必须和地以尽可能短的连线相连。如下图所示：
图13 终端电阻、滤波电容布局、布线示意图
如上图所示：右侧的两个4.7PF电容对于高频噪声具有良好的抑制能力，但是只有保证了电容引线的低电感，才能起到应由的作用。两个滤波电容必须良好对称，保证平衡，否则差模可能转成共模，带来共模噪声。使用中还要注意，电容的取值不能太大，太大的电容会影响信号的质量甚至功能。
另外，这两个4～7PF的电容可以通过平面来产生，大家知道，平面电容的分布电感是十分低的，在与地平面相邻的信号层无走线区域打一块补丁，就可以产生一个高性能电容。见下图：
图14 利用PCB构造滤波电容
6.2.3.4选择高共模抑制能力的变压器
变压器的共模抑制能力可以降低差模向共模的转变，但是在变压器的datasheet里一般并不会列出EMC测试范围内的共模抑制性能。这样给变压器的选择带来困难。
1、一般选择在线路侧有共模呃流圈的变压器。
2、使用支持自协商的变压器可能会降低共模抑制能力，这种变压器的收、发对称，而且收、
发线圈的中心抽头连接在一起。
6.2.3.5变压器线路侧的共模电阻和高压电容
变压器线路侧的75欧姆电阻和高压电容为UTP电缆提供了共模通路，在布局、布线时注意：
1、把这些共模电阻靠近变压器中心抽头放置。
2、电阻和电容的连接要使用短而粗的走线（10～15mil）。
按照变压器结构的不同，主要可以分为下面两种情况：
图15 共模电阻和高压电容连接图1
图16 共模电阻和高压电容连接图2
对于图15的情况，推荐电阻的值取75欧姆，但这样做的前提是保证机架地是静地。
对于图15的情况，推荐电阻的值取0欧姆。
6.2.3.6改变差分线号的传输波形
某些PHY芯片可以通过设置特定管脚内部的寄存器改变信号的上升、下降沿。一定程度的减缓信号的上升沿（或下降沿）可以一定长度的减少EMI。
7 实际测试案例：
1、某单板有48个100MBaseT端口，因为端口很多，采用UTP无法通过CISPR 22 class A。但采
用STP可以通过，可见网线对外的辐射十分严重，采用UTP网线的测试结果见下图：
Frequency Level Transd Limit Margin Height Azimuth Polarisation MHz dBμV/m dB dBμV/m dB cm deg 687.480000 45.00 8.6 47.0 2.0 109.0 8.00 HORIZONTAL 700.020000 44.60 9.0 47.0 2.4 108.0 -7.00 HORIZONTAL 750.000000 50.40 9.7 47.0 -3.4 375.0 26.00 VERTICAL
812.460000 42.80 10.0 47.0 4.2 325.0 12.00 VERTICAL
874.980000 47.80 11.7 47.0 -0.8 104.0 -24.00 HORIZONTAL 999.960000 42.20 13.1 47.0 4.8 231.0 -4.00 VERTICAL
从上图可见：超标点主要集中在600M～1G，而其中大部分都是时钟的倍频。针对此进行了如下改进：
（1）采用一体化的网口连接器。变压器1164是支持MDIX的变压器，发和收能够根据对端情况自行改变。这种结构的变压器结构如下：
经典中的经典 以太网电接口采用UTP设计的EMC设计指导书
?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。 2）、芯片侧中间抽头需要通过磁珠串接电源，并且注意每一路接一个磁珠，并通过电容0.01-0.1uf接数字地。 3）、点灯部分电路，link和ACT灯走线要加磁珠处理，同时供电电源也要加磁珠处理。但所有显示驱动灯的电源可以共用一个磁珠。 4）、变压器与连接器部分的匹配电阻75欧姆和50欧姆精度可以放低到5％。
以太网EMC接口电路设计与PCB设计说明
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。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。 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，此电阻有些接电源，有些通过电容接地，这是由PHY芯片决定的； 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。
emc结构设计
[导读]电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施 期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 李永梅（东南大学成贤学院江苏南京210088）【摘要】EMC设计是电子设备设计中的重要环节。本文依据EMC的基本原理，综合考虑了屏蔽材料、屏蔽方式、缝隙和孔的处理等诸多因素，结合机械加工的手段和工艺，对机箱EMC的结构设计方法进行分析和探讨。【关键词】机箱；电磁屏蔽；结构设计1.引言随着科学技术的迅速发展，现代各种电子、电气、信息设备的数量和种类越来越多，性能越来越先进，其使用场合和数量密度也越来越高。这就使得电子设备工作时常受到各种电磁干扰，包括自身干扰和来自其它设备的干扰，同时也对其它设备产生干扰[1]。在这种情况下，要保证设备在各种复杂的电磁环境中正常工作，则在结构设计阶段就必须认真考虑电磁兼容性设计。如果忽视了这一问题,到新产品使用时，干扰问题就会暴露出来。因此及早地解决电磁干扰问题是电子设备机箱结构设计时必须考虑的重要环节。 2.理论基础电子设备结构中常见的电磁干扰方式主要有传导干扰和辐射干扰两种，因此电磁兼容（EMC）设计的主要方法有屏蔽、滤波、接地等。 2.1屏蔽电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽，磁屏蔽和电磁屏蔽。电子设备结构设计人员在着手电磁兼容性设计时，必须根据产品所提出的抗
干扰要求进行有针对性的电磁屏蔽设计。屏蔽通常有静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三种。 2.2滤波电路中的干扰信号常常通过电源线、信号线、控制线等进入电路造成干扰，所以对公用电源线及通过干扰环境的导线一般均要设置滤波电路。 2.3接地接地问题在电磁兼容性设计中也是一个极其重要的问题，正确的接地方法可以减少或避免电路间的互相干扰。根据不同的电路可用不同的接地方法。通常组合单元电路接地有串联一点接地、并联一点接地和多点接地三种方式。整机接地方式也是保障产品电磁兼容性的主要措施之一。由于其功能不同，故电路差别甚大，接地状况也不大相同。一般常用的方法是：将模拟电路、数字电路、机壳分开，各自独立接地，避免相互间的干扰，最后三地合一接入大地，这种方式较好地抑制了电磁噪声，减少了数字信号和模拟信号之间的干扰。 3.机箱EMC 的结构设计一电子设备中的机箱，机箱有电源线、信号线、控制线等的穿入及穿出以及散热用的通风孔、调节用的调节孔、显示窗等，同时机箱也是由多个零件组合而成，各部分的连接处难免有泄漏。如何抑制电磁能从上述因素中泄漏，就成了电磁兼容性的关键。在这里仅介绍几种结构设计中比较简单可行的方法： 3.1缝隙的屏蔽 缝隙指的是连接后要拆卸的，如机箱上下盖、前后面板和箱体的连接缝，这类连接通常用螺钉来紧固。这类情形增加屏蔽效能的途径有如下：（1）增加缝隙深度，也就是增加箱体及盖板的配合宽度。（2）在结合处加入导电衬垫或者提高结合面的加工精度，即减少缝隙长度。一般比较经济的办法是在接合面安装导电衬垫。这样既可以
以太网接口PCB设计经验分享
以太网口PCB布线经验分享 目前大部分32 位处理器都支持以太网口。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由 MAC 控制器和物理层接口（Physical Layer ，PHY ）两大部分构成，目前常见的以太网接口 芯片，如LXT971 、RTL8019 、RTL8201、RTL8039、CS8900、DM9008 等，其内部结构也 主要包含这两部分。 一般32 位处理器内部实际上已包含了以太网MAC 控制，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。 常用的单口10M/100Mbps 高速以太网物理层接口器件主要有RTL8201、LXT971 等，均提供MII 接口和传统7 线制网络接口，可方便的与CPU 接口。以太网物理层接口器件主 要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX 编码/ 解码器和双绞线媒体访问单元等。 下面以RTL8201 为例，详细描述以太网接口的有关布局布线问题。 一、布局 CPU M A RTL8201 TX ± 变 压 RJ45 网口 器 C RX± 1、RJ45和变压器之间的距离应当尽可能的缩短. 2、RTL8201的复位信号Rtset 信号（RTL8201 pin 28 ）应当尽可能靠近RTL8021,并且，如果可能的话应当远离TX+/-,RX+/-, 和时钟信号。 3、RTL8201的晶体不应该放置在靠近I/O 端口、电路板边缘和其他的高频设备、走线或磁性 元件周围. 4、RTL8201和变压器之间的距离也应该尽可能的短。为了实际操作的方便，这一点经常被放弃。但是，保持Tx±, Rx±信号走线的对称性是非常重要的，而且RTL8201和变压器之间的距离需要保持在一个合理的范围内，最大约10~12cm。 5、Tx+ and Tx- (Rx+ and Rx-) 信号走线长度差应当保持在2cm之内。 二、布线 1、走线的长度不应当超过该信号的最高次谐波( 大约10th) 波长的1/20 。例如：25M的时钟走线不应该超过30cm，125M信号走线不应该超过12cm (Tx ±, Rx ±) 。 2、电源信号的走线( 退耦电容走线, 电源线, 地线) 应该保持短而宽。退耦电容上的过孔直径 最好稍大一点。 3、每一个电容都应当有一个独立的过孔到地。 4、退耦电容应当放在靠近IC的正端（电源），走线要短。每一个RTL8201 模拟电源端都需要退耦电容(pin 32, 36, 48). 每一个RTL8201 数字电源最好也配一个退耦电容。 5、Tx±, Rx ±布线应当注意以下几点: (1)Tx+, Tx- 应当尽可能的等长，Rx+, Rx- s 应当尽可能的等长； (2) Tx±和Rx±走线之间的距离满足下图: (3) Rx±最好不要有过孔, Rx ±布线在元件侧等。
电子产品EMC设计
电子产品EMC设计 1、EMC概述 EMC术语、EMC试验项目、EMC测试标准、EMC认证（CE、FCC、3C） 2、辐射发射RE 2.1基本设计方法 辐射发射原理、差模辐射和共模辐射模型、共模辐射场强计算公式、差模辐射场强计算公式、减小共模和差模干扰关键、EMC三要素、RE整改：电缆(信号/电源)是否超标、结构屏蔽是否致超标、单板是否致超标。 2.2信号电缆电缆辐射原理、同轴电缆设计、平衡电缆设计、USB电缆设计、屏蔽电缆转接介质、屏蔽线进出屏蔽体设计。 2.3结构屏蔽设计如何进行缝隙的屏蔽设计、信号线进出屏蔽体设计、屏蔽机箱设计、屏蔽搭接设计案例。 2.4接口滤波接口滤波、滤波器设计、电源接口滤波电路、接口滤波器件参数调整、一般信号接口滤波设计、电源接口滤波设计。 2.5EMI预防性设计单板滤波设计、晶振电源滤波电路、时钟输出匹配滤波设计、总线信号输出匹配滤波设计、主芯片电源滤波设计。 2.6电路板级EMC设计走线减小环路、接口地处理、滤波器前后走线、改善晶振布线、双面单板设计。 2.7其它设计方法 3、传导发射CE 3.1传导干扰源头分析差模干扰的测试原理、共模干扰的测试原理、开关电源产生电磁干扰点、如何定位差模和共模干扰。 3.2传导耦合途径分析差模噪声耦合途径、共模发射由分布参数形成耦合途径、分布电容。 3.3传导发射整改方法对干扰源的抑制、传导差模噪声的抑制方法、传导共模噪声的抑制方法。 4、静电抗扰度ESD 4.1ESD基本知识 静电干扰与危害原理、静电放电敏感分级、常见半导体器件的ESD易损值、电磁脉冲效应。 4.2常见静电整改器件常见静电整改器件、TVS管原理、压敏电阻。 4.3静电问题整改思路静电试验介绍、静电放电的传导方式、静电的强电场效应、静电放电的发射方式。 4.4静电问题整改思路空气放电问题定位空气放电的定位、结构处理、关键电路处理、PCB布线处理、软件处理、键盘空气放电ESD问题定位。 4.5接触放电问题定位器件设计注意、器件PCB布局设计注意、敏感电路局部屏蔽处理。 5、电快速瞬变脉冲群 5.1EFT干扰现象介绍 电快速瞬变脉冲群的起因、容易出现问题场合、干扰的特点。 5.2EFT干扰机理分析
以太网通信接口电路设计规范
目录 1目的 (3) 2范围 (3) 3定义 (3) 3.1以太网名词范围定义 (3) 3.2缩略语和英文名词解释 (3) 4引用标准和参考资料 (4) 5以太网物理层电路设计规范 (4) 5.1：10M物理层芯片特点 (4) 5.1.1：10M物理层芯片的分层模型 (4) 5.1.2：10M物理层芯片的接口 (5) 5.1.3：10M物理层芯片的发展 (6) 5.2：100M物理层芯片特点 (6) 5.2.1：100M物理层芯片和10M物理层芯片的不同 (6) 5.2.2：100M物理层芯片的分层模型 (6) 5.2.3：100M物理层数据的发送和接收过程 (8) 5.2.4：100M物理层芯片的寄存器分析 (8) 5.2.5：100M物理层芯片的自协商技术 (10) 5.2.5.1：自商技术概述 (10) 5.2.5.2：自协商技术的功能规范 (11) 5.2.5.3：自协商技术中的信息编码 (11) 5.2.5.4：自协商功能的寄存器控制 (14) 5.2.6：100M物理层芯片的接口信号管脚 (15) 5.3：典型物理层器件分析 (16) 5.4：多口物理层器件分析 (16) 5.4.1：多口物理层器件的介绍 (16) 5.4.2：典型多口物理层器件分析。 (17) 6以太网MAC层接口电路设计规范 (17) 6.1：单口MAC层芯片简介 (17) 6.2：以太网MAC层的技术标准 (18) 6.3：单口MAC层芯片的模块和接口 (19) 6.4：单口MAC层芯片的使用范例 (20) 71000M以太网（单口）接口电路设计规范 (21) 8以太网交换芯片电路设计规范 (21) 8.1：以太网交换芯片的特点 (21) 8.1.1：以太网交换芯片的发展过程 (21) 8.1.2：以太网交换芯片的特性 (22) 8.2：以太网交换芯片的接口 (22) 8.3：MII接口分析 (23) 8.3.1：MII发送数据信号接口 (24) 8.3.2：MII接收数据信号接口 (25) 8.3.3：PHY侧状态指示信号接口 (25) 8.3.4：MII的管理信号MDIO接口 (25) 8.4：以太网交换芯片电路设计要点 (27) 8.5：以太网交换芯片典型电路 (27) 8.5.1：以太网交换芯片典型电路一 (28)
电磁兼容EMC设计指南
EDP电磁兼容设计平台专注EMC解决方案，规范EMC设计流程； 打造智能化的EMC设计平台。 1、企业面临的EMC设计应用现状 ?投入成本高，解决问题周期长；为解决产品EMC问题，不断进行测试验证， 反复的进行改版设计。 ?企业设计人员EMC知识储备不全面；解决EMC问题往往靠设计人员过去的 工作经验。 ?EMC设计流程不规范，EMC设计没有参透于电子产品开发过程各个阶段（总 体方案阶段、设计阶段、开发阶段、测试阶段、认证阶段等）。 ?公司技术文献和多年积累的产品开发经验不能良好的共享、消化，没有一个 系统将公司无形的技术经验转化为有形的产品开发技术要求。 2、企业面临的EMC问题 ?激烈的产品竞争要求企业开发的产品有更高的品质。 ?快速的市场变化要求企业有更高的产品开发效率。 ?高规格的EMC认证和EMC设计技术要求企业有更高的产品开发能力。 ?规范化的企业文化要求有更高效的产品开发流程。 3、EDP电磁兼容设计平台优势 ?赛盛技术多位专家10多年的经验融合荟萃； ?赛盛技术多项产品电磁兼容设计专利技术； ?智能化标准化项目管理设计平台 ?几十种典型接口电磁兼容解决方案； ?上百种PCB层叠电磁兼容设计方案； ?完整的电磁兼容布线设计规则； ?完整的结构屏蔽电磁兼容设计方案； ?多行业电缆与连接器电磁兼容解决方案； ?多行业、近百个产品实际电磁兼容设计验证与经验总结;
4、EMC设计平台介绍 利用计算机技术，整合人工智能、数据库、互联网等开发手段，对于现有的电磁兼容技术资源（包括各种设计规则，解决方案等）以及企业产品研发积累的技术检验等进行全面的管理和应用，实现现阶段对于企业电磁兼容的研发流程规范化和研发工程师电磁兼容设计的技术支持和辅助开发；未来电磁兼容专家系统一提供智能化技术支持（包括产品开发电磁兼容风险评估功能，自动检查和纠正电磁兼容设计功能、产品设计系统仿真和功能电路仿真等）为主要目标和发展方向。 电磁兼容设计平台：主要包括PCB设计、原理图设计、结构设计、电缆设计等四部分组成；系统依据用户设计要求和EMC设计要素，智能化输出相应的产品PCB设计方案、产品原理图设计方案、产品结构设计方案、产品电缆设计方案，然后用户依据产品信息保存方案（方案为标准技术设计模板，内容依据设计内容自动生成格式化的文件）。 使用电磁兼容设计(EDP)软件,会让我们很轻松的完成这些复杂困难的工作，用户输入产品产品设计的相关要素，软件就能够智能化输出产品EMC设计方案。 不管企业之前是否有电磁兼容设计经验？是否有电磁兼容设计规范？是否有电磁兼容标准化设计流程？是否有电磁兼容技术专家？企业在应用EDP软件后,EDP软件能够快速帮助企业解决以下方面问题： 1、快速提升企业产品电磁兼容性能：系统一旦使用上就能够快速地指导企业产品进行电磁兼容有效的设计工作，迅速提升企业产品的电磁兼容性能； 2、能够解决企业多型号产品同时开发，技术专家资源不够使用的情况：智能化的软件可以同时多款多个型号产品，不用设计阶段并行进行开发；能够在很短的时间内给出相应的设计方案，结合产品设计要求指导设计人员进行设计，不耽误产品由于专家资源不足而造成正常设计进度延误； 3、提高产品研发人员EMC技术设计水平：由于有规范化、标准化的方案输出，设计人员在进行新产品开发的时候，能够参考、学习标准化的技术方案；提升自身EMC设计知识水平，减少后期类似设计问题； EDP软件在手,EMC设计得心应手!
RJ45以太网接口EMC防雷设计方案
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。 二、接口电路原理图的EMC设计 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。
结构方面的EMC设计
讲师：李文博2016.06.20
1. 简单介绍EMC的概念 2. EMC设计内容 3. EMC问题的来源 4. EMC测试项目 5. EMC方法：屏蔽 6. EMC方法：接地 7. 常用EMC物料(结构)
电磁兼容（Electromagnetic Compatibility , EMC）主要包含两方面的内容：电磁干扰（Electromagnetic interference , EMI） 电磁敏感度（Electromagnetic susceptibility , EMS） 电磁兼容设计基本目的： A 产品内部的电路互相不产生干扰，达到预期的功能。 B 产品产生的电磁干扰强度低于特定的极限值。 C 产品对外界的电磁干扰有一定的抵抗能力。
电磁兼容设计可分为： 信号设计、线路设计、屏蔽、接地与搭接、滤波、合理布局其中与结构关系较大的有： 屏蔽、接地与搭接、合理布局 注意：并不代表其他措施与结构设计完全无关，结构设计亦需配合完成其他措施比如滤波。
所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。 EMI 有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。 信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。
辐射发射测试 电源线传导发射测试 控制与信号线传导发射测试 低频传导发射测试 瞬态传导发射测试辐射抗扰度测试大电流注入测试发射器射频抗扰度测试低频磁场抗扰度测试电源线瞬态传导抗扰度测试 信号线瞬态传导抗扰度测试 静电放电测试 电磁发射（EMI ）的检验项目有 电磁抗扰度（EMS ）的检验项目有：
以太网接口和框图详细讲解
实时嵌入式系统 以太网接口及应用
网络层次模型
以太网层次模型
以太网层次功能 物理层：物理层：定义了数据传输与接收所需要的光与电信号光与电信号，，线路状态线路状态，，时钟基准时钟基准，，数据编码电路等编码电路等。。并向数据链路层设备提供标准接口准接口。。 数据链路层数据链路层：：提供寻址机制提供寻址机制，，数据帧的构建，数据差错检查数据差错检查，，传输控制传输控制。。向网络层提供标准的数据接口等功能提供标准的数据接口等功能。。
IP 层IP 数据报 以太网的MAC 帧格式在帧的前面插入的8 字节中的第一个字段共7 个字节，是前同步码，用来迅速实现MAC 帧的比特同步。 第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是MAC 帧。 MAC 帧物理层 MAC 层以太网V2 MAC 帧 目的地址源地址类型数据FCS 6624字节 46 ~ 150010101010101010 10101010101010101011前同步码帧开始 定界符7 字节 1 字节… 8 字节 插 入 为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比MAC 帧还多8 个字节
以太网接口的构成 从硬件的角度看，从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC MAC控制器和物理层接口控制器和物理层接口控制器和物理层接口（（Physical Layer Physical Layer，，PHY PHY））两大部分构成两大部分构成。。 嵌入式网络应用的两种方案 处理器加以太网接口芯片处理器加以太网接口芯片。。芯片如芯片如RTL8019RTL8019RTL8019、、RTL8029RTL8029、、RTL8139RTL8139、、CS8900CS8900、、DM9000DM9000等等，其内部结构也主要包含这两部分部结构也主要包含这两部分。。 自带自带MAC MAC MAC控制器的处理器加物理层接口芯片控制器的处理器加物理层接口芯片控制器的处理器加物理层接口芯片。。如DP83848DP83848、、BCM5221BCM5221、、ICS1893ICS1893等等。
EMC结构电磁兼容设计规范
结构件电磁兼容设计规范
目 次 117.3.2 示例 (11) 7.3.1 编码描述规定 (10) 7.3 屏蔽材料的编码描述 (10) 7.2.3 示例 (10) 7.2.2 标注说明 (10) 7.2.1 绘图和标注规定 (10) 7.2 屏蔽材料的绘图和标注 (9) 7.1 屏蔽材料命名规则 (9) 7. 屏蔽材料 (8) 6.5.2 滤波器的安装 (8) 6.5.1 线缆的屏蔽措施 (8) 6.5 线缆的屏蔽 (7) 6.4.3 其他孔洞的屏蔽 (6) 6.4.2 通风孔的屏蔽 (6) 6.4.1 孔洞屏蔽效能影响因素 (6) 6.4 孔洞的屏蔽 (5) 6.3 缝隙的屏蔽 (4) 6.2 屏蔽方案的选择 (4) 6.1 屏蔽设计的基本原则 (4) 6. 结构件屏蔽设计指引 (3) 5.4 成本控制 (3) 5.3 屏蔽效能等级的确定 (2) 5.2 屏蔽效能测试标准 (2) 5.1 屏蔽效能等级的划分 (2) 5. 结构件屏蔽效能等级 (2) 4. 结构件电磁兼容设计程序要求 (1) 3. 术语 (1) 2. 引用标准 (1) 1. 范围.................................................................
129. 标识 (12) 8.3 地线的屏蔽 (12) 8.2 防静电设计 (11) 8.1 接地线 (11) 8. 接地 (11) 7.4 屏蔽材料选用原则...................................................
结构件电磁兼容设计规范 1. 范围 本规范规定了结构件电磁兼容设计（主要是屏蔽和接地）的设计指标、设计原则和具体设计方法。 本规范适应于结构设计人员进行结构件的电磁兼容设计，目的是规范机电协调中电磁兼容方面的内容，指导结构设计人员正确地选择方案和进行详细设计。 2. 引用标准 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GJB 1046 《舰船搭接、接地、屏蔽、滤波及电缆的电磁兼容性要求和方法》 GJB 1210 《接地、搭接和屏蔽设计的实施》 GJB/z 25 《电子设备和设施的接地搭接和屏蔽设计指南》 MIL-HDBK-419 《电子设备和设施的接地搭接和屏蔽》 IEC 61587-3 （草案）《第三部分：IEC 60917-...和IEC 60297-...系列机箱、机柜和插箱屏蔽性能试验》 《结构件分类描述优化方案及图号缩写规则》 3. 术语 本规范中的专业术语符合IEC50-161《电磁兼容性术语》的规定。
EMC 设计技术
EMC 设计技术 随着电力电子技术的发展，开关电源模块以其相对体积小、效率高、工作可靠等优点而逐渐取代传统整流电源但是，由于开关电源工作频率高，内部会产生很高的电流、电压变化率(即高dv／dt和di／df)，导致开关电源模块产生较强的电磁干扰，并通过传导、辐射和串扰等耦合途径影响自身电路及其它电子系统的正常工作，当然其本身也会受到其它电子设备电磁干扰的影响，电磁干扰将造成传输信号畸变，影响电子设备的止常工作对于雷电、静电放电等高能量的 电磁下扰，严重时会损坏电子设备而对于某些电子设备，电磁辐射会引起重要 信息的泄漏，严重时会威胁国家信息安全这就是我们所讨论的电磁兼容性问题另外，国家开始对部分电子产品强制实行3C认证，因此，一个电子设备能否 满足电磁兼容标准，将关系到这一产品能否在市场上销售，所以，进行开关电源的电磁兼容性研究显得非常重要 日常生活中常用的频率范围，包括交流电源频率、音频、长、中、短波收音机占有的频段、调频及电视广播、蜂窝电话常用的900MHz 及1.8GHz。但实际的频谱远比这拥挤得多，9KHz 以上的频段几乎都被用于特定的场合。随着微波技术广泛应用于日常生活，该图中所示的频率也很快将扩展至10GHz（甚至 100GHz）。 交流电源整流器件在基频至相当高的谐波频率范围内均可发射开关噪声，具体情况取决于这些器件的功率。5 千伏安左右的电源（线性或开关模式）由于其50 或60Hz 桥式整流所产生的开关噪声，通常在数MHz 频率以下不能满足传导发射的限制要求。可控硅直流电机驱动装置及交流移相控制系统所产生的噪声也大致如此。这些噪声极易干扰中长波和部分短波广播。 开关电源的工作基频一般在2kHz 至500kHz 之间。开关电源在其工作频率1000 倍的频率处仍具有很强的发射是常见的。图15 给出了个人计算机中常用的频率为70kHz 的开关电源的发射频谱。这将干扰包括调频广播在内的广播通信。这些器件的发射通常会在200MHz 甚至更高的频率超过发射极限值。目前，由于个人计算机采用400MHz 甚至1GHz 以上的时钟频率，因此数字技术必然会对高端频谱产生干扰。之所以会发生以上各种现象，是因为所有导体都是天线。它们把传输的电能转变成电磁场，然后泄漏到广阔的环境中。同时，它们也能把其周围的电磁场转变成传导电信号。这是放之四海而皆准的真理。因此，导体是信号产 生辐射发射的主要原因，也是外来场使信号受到污染的原因（敏感度和抗扰度）。 1 内部噪声干扰源分析 l.l 二极管厦向恢复引起的噪声干扰 在开关电源中常使用工频整流二极管、高频整流二极管、续流二极管等，由于这些二极管都工作在开关状态，在二极管由阻断状态到导通的转换过程中，将产生一个很高的电压尖峰UFP;在二极管由导通状态到阻断的转换过程中，存在一个反向恢复时间trr在反向恢复过程中，由于二极管封装电感及引线电感的存在，将产生一个反向电压尖峰URP由于少子的存储与复合效应，会产生瞬变的反向恢复电流尖峰IRP,这种快速的电流、电压突变是电磁干扰产生的根源 1.2 开关管开关时产生的电磁干扰
以太网接口防雷电路
以太网接口防雷电路： R701 R /75/1%/0402 R702R /75/1%/0402 RD-R703 R /75/1%/0402 RD+ TD-TD+ U701 SR05-SOT143REF14I/O12I/O2 3 REF21 U702SR05-SOT143REF14I/O12I/O2 3 REF2 1 RD-网络变压器初级浪涌防护 网络变压器初级浪涌防护 C708 C/474M/16V/X7R/0402C709 C/106M/6.3V/X5R/0805D704 TVS/90V/5KA/BF091M/SMD D705 TVS/90V/5KA/BF091M/SMD J700RJ45 10PiN (Plastic) Black P8 A8 P2A7RX-A6P4A4RX+A3TX-A2TX+A1P5A5S2S2 S1S1S3 S3S4S4 D706 TVS/90V/5KA/BF091M/SMD R E F 2 R E F 3 C702 C/102M/2KV D709 TVS/90V/5KA/BF091M/SMD D708 TVS/90V/5KA/BF091M/SMD T D + T C T D - R D - R D + R X -R C R X +R C M T X -T C M T X +T700 T/MT10232ANL/DIP12 1 3 2 1516148 6 7 1011 9RD+ RegOUT1 REF0 TD+ TD-C703 C/102M/2KV R700 R /75/1%/0402 C700 C/102M/2KV C701 C/102M/2KV R714R /49.9/0402/1% C704 C/104K/16V/X7R/0402 网络变压器次级浪涌防护 R715R /49.9/0402/1% C707 C /104K/16V/X7R /0402 R704 R /49.9/0402/1% C705 C/104K/16V/X7R/0402 C706 C /104K/16V/X7R /0402 R705R /49.9/0402/1% REF1 D703 TVS/90V/5KA/BF091M/SMD +3V3 +3V3 说明： 1、 此电路为以太网接口的标准防雷电路，包括了初级和次级防雷保护电路。应用于以太网 口可能接到室外的产品。 2、 此电路要求产品有接大地的接口，如果没有，初级防雷保护电路的共模防护将不起作用。 3、 此电路采用的POE 以太网接口作为例子，C700 – C703使用4个电容为POE 电路考虑， 如果没有POE 电路，可共用为一个电容，请参见普通的以太网接口电路。 4、 防护器件： D703 – D706，D708，D709组成初级防护，接的地为大地，U701、U702构成次级 防护，接的地为数字地。 D703 – D706，D708，D709防护器件典型型号：摈城BF091F 。 防护器件的选择要根据对以太网口的雷击测试要求来定。 电路的简化： 由于在很多认证中，不做以太网接口的差模雷击测试，而在实际使用中，共模雷击 为主要的雷击失效原因，对电路可做简化，去掉D708、D709。 进一步的电路简化：只考虑共模雷击测试和实际使用中的共模雷击防护，最小电路 为：去掉D703、D705、D708、D709、U701、U702，防护器件只保留D704、D706。 在做电路的简化前，需要明确测试和使用的要求，在成本和性能之间取得平衡。
以太网电接口EMC设计指导书
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 12 6.2.2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)
嵌入式 基于ARM9的以太网接口设计
基于ARM9的以太网接口设计 1课题研究背景 嵌入式系统是以应用为中心和以计算机为基础的，并且软硬件是可裁剪的，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。随着微电子技术和计算机技术的发展，嵌入式技术得到广阔的发展，已成为现代工业控制、通信类和消费类产品发展的方向。 以太网最典型的应用时以太网和TCP/IP，即灵活的以太网底层加上已经成为通用标准的网路传输协议TCP/IP，使得以太网能够非常容易地集成到以Internet和Web技术为代表的信息中。以太网在实时操作、可靠传输、标准统一等方面的卓越性能及其便于安装、维护简单、不受通信距离限制等优点，已经被国内外很多监控、控制领域的研究人员广泛关注，并在实际应用中展露出显著的优势。 随着嵌入式系统和网路技术的兴起已经飞速发展，使系统的通信有了更好的传输方式——系统通过连接以太网，借助以太网网路通信，成为一个切实可行的办法。 2 网络基础知识 计算机网络概述 计算机网路是由多种计算机和终端设备通过通信线路连接起来的复合系统。并建立了OSI参考模型。如图1所示：
图1 OSI参考模型 OSI模型中的前2层作为软硬件来实现的，后5层则作为软件来实现的。参考模型中低层主要用于处理数据的传输，高层则负责连接的建立和数据的表示。 以太网技术概述 以太网是指数字设备公司、英特尔公司和Xerox公司联合在1982年公布的一个标准，具有传输速率高、网路软件丰富、系统功能强、安装连接简单等很多优点。以太网遵守IEEE802.3网络标准。以太网系统有硬件和软件两部分组成，二者共同实现以太网系统各计算机之间传输信息和共享信息。以太网系统具有介质访问控制协议、接口部件、物理介质、帧传输四个基本要素。 3、嵌入式系统基础知识 嵌入式系统技术的发展、特点及发展趋势 20世纪70年代，以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉。高可靠性特点，迅速进入市场，基于高速数值计算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了各个领域的专业人士的兴趣。为了区别原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称为嵌入式计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式的三个基本要素。 本文介绍了一个基于三星ARM9芯片S3C2440嵌入式系统的以太网接口电路设计方案，采用了工业级以太网控制器DM9000AE成功实现了嵌入式系统网
以太网通信接口电路设计规范
深圳市XXXX公司技术规范 以太网通信接口电路设计规范 2000-02-28发布 2000-02-28实施 深圳市 XXXX 公司发布 1
本技术规范根据IEEE 802.3标准和XX公司在以太网通信接口电路设计的技术经验编制而成。 本规范于2000年02 月28日首次发布。 本规范起草单位：硬件工程室 本规范主要起草人： 在规范的起草过程中，在此，表示感谢！ 本规范批准人： 本规范修改记录： 2
目 录 58 7.2.1：物理编解码子层（PCS ） (57) 7.2：物理层接口（PHY） (51) 7.1.1：1000BASE-X 物理层芯片的寄存器分析 (48) 7.1：适用标准 (48) 7、1000M以太网（单口）接口电路设计规范.....................................426.4.3：10/100M 接口芯片GD 82559ER 的使用范例.. (41) 6.4.2：10M 芯片AM79C961使用范例 (40) 6.4.1：DEC21140使用规范 (40) 6.4：单口MAC 层芯片的使用范例 (39) 6.3：单口 MAC 层芯片的模块和接口 (37) 6.2：以太网 MAC 层的技术标准 (37) 6.1：单口MAC 层芯片简介 (37) 6、以太网MAC层接口电路设计规范 (34) 5.4.2.2：LU3XFTR 芯片分析 (33) 5.4.2.1：BCM5208芯片分析 (33) 5.4.2：典型多口物理层器件分析。 (32) 5.4.1：多口物理层器件的介绍 (32) 5.4：多口物理层器件分析 (25) 5.3.1：100M 物理层接口芯片LXT970A 应用规范 (25) 5.3：典型物理层器件分析 (24) 5.2.6：100M物理层芯片的接口信号管脚 (22) 5.2.5.4： 自协商功能的寄存器控制 (19) 5.2.5.3： 自协商技术中的信息编码 (18) 5.2.5.2： 自协商技术的功能规范 (18) 5.2.5.1： 自商技术概述 (18) 5.2.5：100M 物理层芯片的自协商技术 (16) 5.2.4：100M 物理层芯片的寄存器分析 (15) 5.2.3：100M 物理层数据的发送和接收过程 (14) 5.2.2：100M 物理层芯片的分层模型 (14) 5.2.1：100M 物理层芯片和10M 物理层芯片的不同 (14) 5.2：100M物理层芯片特点 (12) 5.1.4.2：LXT905使用规范 (11) 5.1.4.1：MC68160使用规范 (10) 5.1.4：10M 物理层芯片设计范例 (10) 5.1.3：10M 物理层芯片的发展 (9) 5.1.2：10M 物理层芯片的接口 (9) 5.1.1：10M 物理层芯片的分层模型 (9) 5.1：10M物理层芯片特点 (9) 5、以太网物理层电路设计规范 (7) 4.2：IEEE802协议族 (7) 4.1：以太网的技术标准 (7) 4、引用标准和参考资料 (6) 3.2：缩略语和英文名词解释 (5) 3.1：以太网名词范围定义 (5) 3、定义 (5) 2、范围 (5) 1、目的 (3)