以太網(wǎng)差分信號線在兩層PCB板上的布線方法
以太網(wǎng)通訊，在工業(yè)嵌入式系統(tǒng)中使用非常普遍。以太網(wǎng)的通訊的穩(wěn)定性與可靠性，直接決定了設備的可靠性。以太網(wǎng)信號屬于高速的差分信號，它的特征阻抗值為100歐，因此在PCB設計時，就需要按照差分信號線布線要求，設計以太網(wǎng)差分信號線的布線參數(shù)，使PCB差分信號線的阻抗值盡可能地接近100歐。
差分信號，是在2條信號線上進行傳輸，且這2條信號線上的信號的振幅相同，相位相反。這2條傳輸差分信號的信號線，就是一對差分信號線。差份信號線需具有特定的交流阻抗特性，以保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定與可靠性。差分信號線的PCB布線有特殊的要求：等線寬、等線距、等長度、同層面，并且要設計為特定的交流阻抗值，即所謂的“阻抗匹配”。
要實現(xiàn)差分信號線的阻抗匹配，建議使用嘉立創(chuàng)微信公眾號上的小工具“阻抗神器”，它是簡化參數(shù)要求的SI9000工具：
該工具的使用方法比較簡單：
1、輸入需要的阻抗值
2、選擇PCB板層數(shù)
3、選把PCB板成品板厚度
4、選擇“差分阻抗”
5、選擇差分線之前的線距。需要注意，這里的線距，是指2條差分線之間的空間距離，不是它們的中心線距。最后點擊“計算”按鈕，即可得到相應的線寬參數(shù)。
例如以太網(wǎng)的差分信號線，要求阻抗匹配值為100歐，PCB板厚為1.6mm的2層板，根據(jù)SI9000計算結(jié)果，可以得到6.5mil間距、15mil線寬的布線參數(shù)，就可以得到比較接近要求的100歐阻抗的差分信號線。該參數(shù)也是絕大多數(shù)PCB板廠可以生產(chǎn)出來的參數(shù)，因此可以參考該參數(shù)設計以太網(wǎng)差信線的布線。
在工控應用系統(tǒng)中，其它常用的差分信號還有USB、LVDS、RS485總線、CAN總線等。它們的差分信號線也具有特定的阻抗要求，根據(jù)SI9000計算結(jié)果，其PCB布線參數(shù)如下表所示，以供參考：
| 差分信號 | 阻抗要求 | 線間距 | 線寬 |
| 以太網(wǎng) | 100Ω 10% | 6.5mil | 15mil |
| USB | 90Ω 10% | 5mil | 10mil |
| LVDS | 100Ω 10% | 6.5mil | 15mil |
| RS485 | 120Ω 10% | 8mil | 9.48mil |
| CAN | 120Ω 10% | 8mil | 9.48mil |
由于在2層板上要實現(xiàn)阻抗匹配難度相對高些，因此2層板的阻抗匹配主要目的是為了使差分信號線阻抗值盡可能接近所要求的特征阻抗值，以使數(shù)據(jù)傳輸盡可能可靠穩(wěn)定。如以太網(wǎng)差分信號線采用8mil間距、7mil線寬，它的阻抗值約為130歐左右，在英創(chuàng)公司的測試中，就會在特定環(huán)境下出現(xiàn)通訊異常的情況，嚴重時網(wǎng)絡協(xié)商也會失敗。
由于RS485與CAN總線通訊速度非常低，因此僅按照差分信號線的要求布線即可，并在接口端口并接120歐母電阻，就可以實現(xiàn)匹配。
英創(chuàng)公司所提供的嵌入式工控主板，對所有高速差分信號線，都進行了阻抗匹配設計。可以放心使用。