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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ethernet TX/RX Leiterlängen


Autor: Thomas B. (thomasb)
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Hallo !

Dieser Beitrag würde zwar auch ins Platinen-Forum passen, ich stell ihn
aber hier rein, weil die Frage ja doch nicht direkt was mit Platinen zu
tun hat.

Ich entwerfe im Moment eine Platine für ein Gerät mit
Ethernetanschluss. Verwendet wird hierzu ein Wiznet NM7000 Modul.
Die Elektronik muss ich dabei auf 2 Platinen aufteilen (mit LCD-Platine
eigentlich 3), die über Leisten zusammengesteckt und in ein Gehäuse
eingebaut werden.
Auf der unteren Platine sind Spannungsversorgung (5V und 3.3V), Relais,
Optokoppler und die ganzen Connectoren nach aussen. Auf der oberen sind
der Controller, CF Karte usw.
Mein Problem ist jetzt, dass ich nicht weiß, ob ich das Ethernetmodul
auf der oberen Platine verbauen kann und dann mit den TX+/- RX+/- über
die Leiste nach unten zur RJ45 Buchse (Übertrager eingebaut) gehen
soll. Oder ob ich lieber doch das Modul auf die untere Platine gebe und
dafür aber Adress, Daten und Steuerleitungen nach unten führen muss. Die
zu überwindende Leiterlänge (d.h. Leiterbahn + Stiftleiste) wird
ungefähr 3 bis maximal 5cm sein.

Welche Länge dürfen die TX/RX Leitungen praktisch haben ? In den
Datenblättern wird das ja immer als sehr kritisch angesehen. Wobei ich
mit denke, ob die ganzen Adressleitungen da nicht noch kritischer sind
?!

Schöne Grüße,
Thomas

Autor: schlumpf (Gast)
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Kannst du auch am MII trennen. Das sollte problemlos funktionieren.
Hab ich auch schon gemacht und damit über ne Stiftleiste und ca . 10 cm
Leitung geroutet. Allerding mit ner 4 lagigen LP!

Autor: schlumpf (Gast)
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Ahh sorry! Les gerade, dass es sich wohl um ein koplettes Modul
handelt... Dann kommst wohl eher nicht an das MII ran.

Autor: Thomas B. (thomasb)
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Ja richtig, ich komm erst hinterm PHY vom Modul an die Signale.

Die obere Platine wird vorraussichtlich 4 oder 6 lagig werden. Die
untere wenn möglich (für den Prototyp) 2 lagig.

Autor: crazy horse (Gast)
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worum gehts dabei überhaupt? 10Mbit/100Mbit/Gigabit?

Autor: Thomas B. (thomasb)
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Achja sorry, hatte ich vergessen zu schreiben: handelt sich um ein
10Mbit Modul. Drauf sind der Wiznet W3100A und ein RTL8201BL.

Autor: Marcus (Gast)
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Grundsätzlich sollten die Leitungen zwischen PHY und Übertrager
bzw. Buchse so kurz wie möglich sein. Mehr als 10-20mm sind
normalerweise nicht zulässig.
Weiterhin sind schon Durchkontaktierungen zu vermeiden.
Steckverbinder sind sicherlich absolut tabu. Bei 10MBit mag es
noch funktionieren - gut ist es aber sicherlich nicht.

Gruß, Marcus

Autor: schlumpf (Gast)
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Was ich mir vorstellen könnte, was vielleicht funktionieren würde wäre,
wenn du dich von deinem Stecker mit integriertem Übertrager trennst und
dann eben das Signal zwischen Übertrager und Stecker über die lange
Strecke führst. Da bsite ja schon Ethernet und somit sollte es, denk
ich mal, kein Problem sein.
Vorteil wäre halt, dass du viel weniger Pins über den Stecker führen
musst, als wenn du das gnaze Modul nach unten setzt und dann den
kompletten parallelen Bus über den Stecker routen musst

Autor: Thomas B. (thomasb)
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@schlumpf
Ja genau darum geht es mir nämlich; will nicht mit dem Bus auf die
untere Platine. Die Steckverbindung braucht ja doch einiges an Platz
(abgesehen davon, dass es sicher nicht gut für die EMV ist)


Werd mal schaun, ob ich nen möglichst kleinen Übertrager finde.

Autor: schlumpf (Gast)
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Schau mal bei pulseeng.com oder Halo hat auch nen recht kleinen.
Allerdings weiss ich nicht, ob man da so ohne weiteres rankommt

http://pulseeng.com/products/datasheets/EC100.pdf

http://pulseeng.com/products/datasheets/H304.pdf

Autor: Thomas B. (thomasb)
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@schlumpf

Danke für die Links, schau ich mir an. Allerdings ist die Zeit bei
sowas wie immer etwas ein Problem ;) . Bis Ende nächster Woche sollte
das Layout fertig sein und 2 Wochen drauf die Hardware schon zum Testen
vorliegen. D.h. viel Spielraum zur Bauteilbeschaffung haben wir nicht.
Und ich hab mir zudem angewöhnt, noch nicht verwendete Bauteile auf den
Ausdruck des Layouts zu legen um die Footprints zu prüfen.

Autor: schlumpf (Gast)
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lol woher kenn ich das nur? Ich hab mir auch kürzlich für Testzwecke
was einfallen lassen müssen, um ein 256Pin FPGA irgendwie in mit
möglichst wenig Aufwand in unser CAD reinzubekommen (Hoffe, es passt am
Ende, die LP sind bestellt)

Na dann viel Glück!

Autor: Thomas B. (thomasb)
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Hallo nochmal.

Hätte jetzt einen Übertrager in SMD Bauform gefunden (Segor, PE-65745 =
HALO TG42-1406N1). Allerdings ist bei mir jetzt die Frage aufgekommen
was es da mit den Unterschieden bei den verschiedenen Übertragen von
Halo auf sich hat, bzw. ob ich da etwas falsch machen kann. Wozu
braucht man unterschiedlichen Übertragungsverhältnisse ? Wann brauch
ich ich diese zusätzlichen Induktivitäten/Spulen für die
Differenzspannungsunterdrückung (zumindest nehm ich mal an, dass die
für das gedacht sind), denn der TG42 hat ja nur den reinen Übertrager.

Hab dann auch etwas in meinen Unterlagen gestöbert und von Realtek ein
Dokument mit dem Titel "RTL8201BL PCB Layout Guide" gefunden. Leider
finde ich im Netz das PDF dazu nicht mehr, deswegen häng ich nur die
ersten beiden (eingescannten) Seiten davon an.
Wenn ich das richtig auffasse, wird in diesem geschrieben, dass die
Verbindung vom Übertrager zur RJ45-Buchse (In der Zeichnung die Länge
L1) kritischer ist als die Entfernung RTL8201BL zu Übertrager (L2 in
der Zeichnung), die anscheinend maximal 10 bis 12 cm lang sein dürfen.
Versteh ich das falsch ?

Denn wenn nein, dann könnte ich ja doch das Modul auf der oberen
Platine und die Buchse mit Übertrager auf der unteren unterbringen.

Schöne Grüsse,
Thomas

Autor: Thomas B. (thomasb)
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Seite 2 des Dokuments

Autor: schlumpf (Gast)
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Hi!
Na wenn das stimmt, dann bin ich offensichtlich einer Fehleinschätzung
des ganzen aufgesessen.
Hätte ich jetzt eher andersrum vermutet, aber gut, wenn die
Herrschaften das so schreiben...
Jedenfalls versteh ich das genauso, wie du. Ist ja auch eindeutig.
Wenn das tatsächlich so ist, dann wäre es natürlich sinnvoller, die
Übertager und Stecker unten zu plazieren...
Vielleicht liest das hier jemand, der dazu ne Aussage machen kann


Das Problem mit den vielen unterschiedlichen Übertragern hatte ich
auch. Hab´s dann eifach so gelöst, dass ich im Datenblatt des PHY
geschaut hab, welche(n) Übertrager die empfehlen und hab dann unter den
Übertragern, die den gleichen Aufbau haben, den gewählt, den ich
wollte.
Frag mich nicht warum und weshalb die einzelenen Übertrager so sind,
wie sie sind. Damit hab ich mich nicht beschäftigt.

Autor: Thomas B. (thomasb)
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@schlumpf

Anders rum (also längere Leitung nach dem Übertrager) hätt ich auch für
logischer gehalten; aber man muss ja nicht alles wissen. Wie sagte einer
meiner Professoren immer: Man muss als Techniker nur immer wissen wo man
nachschauen kann ;)

Autor: schlumpf (Gast)
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Ja, so seh ich das auch, wahrscheinlich hat der olle Maxwell ne
Erklärung dafür. Aber ich glaube, mich erinnern zu können, dass ich in
der Vorlesung krank war, als die armen Schweine im Volumen
rumintegriert haben lol

Dann hoffen wir mal, dass es mit den langen Leitungen VOR dem
Übertrager klappt.
Wäre nett, wenn du über das Ergebnis berichten könntest. Wer weiss,
vielleicht steh ich mal vor dem gleichen Problem.

Gruß

Autor: Thomas B. (thomasb)
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Erfahrungsbericht:

Hab das jetzt so layoutet wie beschrieben und es scheint zu
funktionieren. Leitungslängen werden so ungefähr 7cm sein. Diese
Leitungen gehen von einer 6 Lagen Platine (Top | GND | Signal | VCC |
GND | Bottom) über einen Steckverbinder auf eine 4 Lagen Platine.

Hab im Moment nur noch etwas Probleme mit dem Wiznet Modul, was aber
auf die Endian-Problematik zurückzuführen sein dürfte. TCP empfangen
und senden funktioniert auf jeden Fall fehlerfrei.

Autor: Profi (Gast)
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Wichtig ist natürlich, welche Stecker und welches Kabel Du verwendest.

Dass es funktioniert, ist das eine, aber inwieweit es die max.
anschließbare externe KabelLänge reduziert, das andere.
Habe bei 100Mbit schon erlebt, das 10cm unabgeschirmte Leitung die
Reichweite um 10 m verkürzte.

Z.B. bei einem Flachbandkabel jede zweite Ader auf Gnd legen.
Oder verdrillte Paare.
Auch im Layout die Signale HF-mäßig am besten übereinander (auf 2
Layern) und von Gnd umgeben verlegen. Der richtige Wellenwiderstand ist
das entscheidende.

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