工业千兆以太网接口

  无线网络的应用正慢慢的变广泛，尤其在工业领域。在众多应用中，有些情况需要更可靠并且更安全的通信。使用智能传感器，和具备高效调制与编码技术的仪表可以建立工业无线传感器网络。此类网络的传播特性好，带宽低，不过目前开发的大部分产品局限于低于 1 Mbit/s 的低数据量传输场景。

  无线数据传输的方式天生不如有线网络可靠。因此，特别是在工业环境中，有时候有线网络是唯一可行的解决方案。

  典型的以太网前端使用 RJ45 端口，可用于全双工传输。能实现这一点是因为连接器中包含两对信号线，每个方向一对（差分电压）。IEEE 规定要求RJ45 使用变压器实现电气隔离。变压器能保护设备免受线路高压，或者设备之间的电位差引起的损害。千兆以太网接口的电路图如图1所示。

  网络变压器（LAN 变压器）是设备连接网线的接口。在设备和线缆之间的变压器可提供必须的隔离，同时匹配阻抗和实现差分。此外，变压器还能保护设备免受瞬态干扰，并抑制设备内部、外部线缆和设备之间的共模信号，同时不能影响信号收发性能，一定要能达到 1 Gbit/s 的数据传输速率。另外还需要一些器件满足匹配和电磁兼容 (EMC) 测试。

  图 2展示了使用分立元件的千兆以太网接口电路图。LAN 变压器在电子设备和网线之间提供直流隔离。初级侧绕组的中心抽头进行了“Bob Smith”匹配：每对线 Ω 电阻到“星形点”，然后通过两个并联的 100pF/2kV 电容接到机壳地。X3 模块中集成了共模电感，可抑制较长的网线通过容性或感性耦合的噪音，这些共模干扰可能会影响通信。

  图 3展示的是以太网接口区域四层PCB板布线。金属壳接地与四层中所有PHY侧GND 隔离，因此金属壳的接地平面不会与其它层的GND平面重叠，尽可能减小电容耦合。地平面以 4 毫米网格的过孔连接。网口差分信号参考地平面，阻抗 100 Ω ,差分线连接器位于 PCB 的边缘，确保与金属外壳的低阻抗连接。

  在电磁兼容 (EMC) 方面，该板符合针对多媒体设备的抗扰度 (EN61000-6-2) 和 无线 B类标准。千兆以太网接口电路和布线需要仔细考虑射频设计、取决于产品整体系统的接地方式和正确的器件选择。更多信息可参见伍尔特电子的应用指导，网址为 [