RJ485 百兆网卡接口电路

一、信号定义

TD+ / TD- :Transmit Data + /-,本端的发送差分信号对 ,负责向对端发送数据。百兆以太网(100BASE-TX)为全双工差分传输 ,发送和接收各占用一对差分线,必须交叉对接才能完成数据交互。

  • RD+ / RD- :Receive Data + /-,本端的接收差分信号对,负责接收对端发来的数据;

  • **百兆以太网接线对应关系(标准 568B)**实际工程中不会直接接 RD/TD 引脚,而是通过 RJ45 网口 + 双绞线实现,引脚与差分对的标准对应为:

    RJ45 引脚 信号定义 差分对 对接逻辑
    1 TD+ 发送对 接对端 3(RD+)
    2 TD- 发送对 接对端 6(RD-)
    3 RD+ 接收对 接对端 1(TD+)
    6 RD- 接收对 接对端 2(TD-)
    (4/5、7/8 为备用线,百兆以太网无实际数据传输,千兆才会用到)

1.2直连线 / 交叉线的区别

  • 交叉线:直接实现「本端 TD↔对端 RD、本端 RD↔对端 TD」,早期两台直连的网口(如设备对设备、网卡对网卡)需要用交叉线;
  • 直连线 :两端线序一致,现在的百兆 / 千兆网口基本都支持 Auto MDI/MDIX 自动翻转,会自动识别对端信号并交换 TD/RD,因此直连线可通用,无需刻意区分交叉线。

二、阻抗说明

百兆以太网 RD+/RD-、TD+/TD - 的核心阻抗指标是差分 100Ω±10Ω ,设计的核心是通过 PCB 叠层 / 线宽 / 间距、优质接插件 / 线缆保障阻抗全程匹配,同时规避阻抗突变、串扰等问题。FR4 板材是硬件设计的主流选择,其介电常数的稳定性直接影响阻抗精度,建议优先选择高稳定性 FR4(介电常数公差 ±0.1)。

2.2 层板叠层标准:

Top(信号层)→GND(参考层)→Power(电源层)→Bottom(信号层),整板 1.6mm(63mil),Top/Bottom 层到相邻 GND 层的介质厚度为核心参数,阻抗稳定性高,无跨地分割问题,是百兆以太网首选方案。

信号层 介质厚度 H(mil/mm) 差分线宽 W(mil/mm) 差分间距 S(mil/mm) 适用场景 阻抗偏差
Top/Bottom 8mil/0.203mm 8mil/0.203mm 8mil/0.203mm 常规设计,最通用 +1Ω
Top/Bottom 10mil/0.254mm 9mil/0.229mm 9mil/0.229mm 中等介质厚度
Top/Bottom 12mil/0.305mm 10mil/0.254mm 10mil/0.254mm 厚介质层,适配大间距走线 -1Ω
Top/Bottom 15mil/0.381mm 12mil/0.305mm 12mil/0.305mm 超大介质厚度,板内空间充足 -2Ω

2.3层板补充设计要求

  1. 差分线仅走 Top/Bottom 层,紧邻 GND 参考层,禁止走内层;
  2. Power 层做完整铺铜,与 GND 层形成电源平面,提升抗干扰性;
  3. 差分线到板边 / 其他信号间距≥3W(3 倍线宽),减少串扰。

2.4层板(1.6mm 板厚,慎用)

2 层板叠层:Top(信号层)→Bottom(信号层) ,无独立 GND 参考层,需做大面积铺地作为参考,介质厚度为整板 1.6mm(63mil),阻抗受铺地效果影响大,仅适用于低成本、低干扰场景,需严格遵循铺地规则。

信号层 介质厚度 H(mil/mm) 差分线宽 W(mil/mm) 差分间距 S(mil/mm) 铺地要求 阻抗偏差
Top/Bottom 63mil/1.600mm 15mil/0.381mm 20mil/0.508mm 差分线下方全程铺地,无断点
Top/Bottom 63mil/1.600mm 14mil/0.356mm 19mil/0.483mm 紧凑走线,铺地无镂空 +2Ω
Top/Bottom 63mil/1.600mm 16mil/0.406mm 21mil/0.533mm 宽松走线,适配大焊盘 -2Ω

2.4层板强制铺地规则(阻抗达标关键)

  1. 差分线(TD±/RD±)下方20mil 范围内必须做完整 GND 铺铜,禁止挖空、走线;
  2. GND 铺地需打密集过孔(间距≤50mil)接地,减少地平面阻抗;
  3. 差分线与其他信号的间距≥5W,避免串扰导致阻抗漂移。
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