Forum: Platinen Layoutfrage Ethernet


von Frank K. (fchk)


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Hallo.

Folgendes Problem:
Es gibt ein Mainboard mit einem SOM (Prozessormodul), auf dem Linux 
läuft. Dieses Modul hat einen Gigabit Ethernet PHY, und ich muss die 
Ethernet-Verbindung (MDI) über eine flexible Verbindung zur Gehäusewand 
führen, wo ein Steckverbinder wartet. Hintergrund ist die mechanische 
Entkoppelung des Mainboards vom Gehäuse mit den daran befestigten (IP67) 
Steckverbindern (z.B. M12 X-codierte Rundsteckverbinder).

Frage 1: Welches Kabel und welche sehr kompakte Steckverbindung verwende 
ich? Ich dachte an einen Folienleiter wie diesen
https://www.molex.com/en-us/products/part-detail/150260210?display=pdf
mit den passenden Steckverbindern
https://www.molex.com/en-us/products/part-detail/2004850710?display=pdf

Frage 2: Wo packe ich den Ethernet-Übertrager hin? Dicht am Ethernet PHY 
oder dicht am externen Steckverbinder?

fchk
: Verschoben durch Moderator
von Gerd E. (robberknight)


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Bei Deinem Folienleiter steht nichts zu Impedanzen. Das ist ein 
schlechtes Zeichen. Du willst 100 Ohm differentiell zwischen den 
Leiterpaaren.

Wie lang soll das Ding werden? Danach richtet sich ob das zu einem 
Problem wird oder nicht.

Was man durchaus öfters in Geräten findet sind Ethernet-Kupplungen am 
Gehäuse und dann kurze Ethernet-Patchkabel für den Weg zwischen Gehäuse 
und Mainboard. Denn diese Standardkomponenten sind meist weit günstiger 
und als irgendwelche Spezialkabel und funktionieren sicher für Ethernet. 
Wäre also auch eine Überlegung wert. Ist aber platzmäßig natürlich 
größer.

Den Übertrager würde ich nahe an die Buchse packen. Denn vor dem 
Übertrager bist Du galvanisch auf der Ebene des Kabels und von dort 
brauchst Du Isolation mit z.B. 2 kV gegen Dein Gerät.
von Frank K. (fchk)


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Gerd E. schrieb:
> Bei Deinem Folienleiter steht nichts zu Impedanzen. Das ist ein
> schlechtes Zeichen. Du willst 100 Ohm differentiell zwischen den
> Leiterpaaren.

Bei den Molex Premo Flex sagen sie 90/100 Ohm für USB, LVDS oder HDMI.
Siehe
https://www.molex.com/content/dam/molex/molex-dot-com/en_us/pdf/solution-guides/987652-6603.pdf?inline
Die haben da wohl noch eine extra Groundplane im Kabel, die über die 
speziellen Steckverbinder kontaktiert werden.

> Wie lang soll das Ding werden? Danach richtet sich ob das zu einem
> Problem wird oder nicht.

5 cm, vielleicht auch 10 cm, aber mehr nicht.

> Was man durchaus öfters in Geräten findet sind Ethernet-Kupplungen am
> Gehäuse und dann kurze Ethernet-Patchkabel für den Weg zwischen Gehäuse
> und Mainboard. Denn diese Standardkomponenten sind meist weit günstiger
> und als irgendwelche Spezialkabel und funktionieren sicher für Ethernet.
> Wäre also auch eine Überlegung wert. Ist aber platzmäßig natürlich
> größer.

... und wird bei mir schwierig unterzubringen sein. Daher die Suche nach 
Alternativen.

> Den Übertrager würde ich nahe an die Buchse packen. Denn vor dem
> Übertrager bist Du galvanisch auf der Ebene des Kabels und von dort
> brauchst Du Isolation mit z.B. 2 kV gegen Dein Gerät.

ok, danke.

fchk
von Harald K. (kirnbichler)


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Frank K. schrieb:
> 5 cm, vielleicht auch 10 cm, aber mehr nicht.

Ethernet ist erstaunlich robust, man muss schon viel gezielt 
falschmachen, um auf so einer Strecke Probleme zu bekommen.

Pedanten würden ein aus verdrillten Aderpaaren bestehendes Kabel 
verwenden (an beiden Enden z.B. die üblichen JST-PH-Steckverbinder), 
aber Dein Folienleiter ist bei der geringen Länge doch ziemlich sicher 
kein Thema.
von Gerd E. (robberknight)


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Frank K. schrieb:
> 5 cm, vielleicht auch 10 cm, aber mehr nicht.

Das sollte passen, auf die Entfernung würde ich keine Probleme erwarten.
von Falk B. (falk)


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Gerd E. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> 5 cm, vielleicht auch 10 cm, aber mehr nicht.
>
> Das sollte passen, auf die Entfernung würde ich keine Probleme erwarten.

Naja, bei 1G Ethernet sollte man schon mal bissel genauer hinschauen und 
auch bauen. Auch wenn es "nur" 125 MBaud mit PAM5 ist. Ich würde 
zusehen, daß man an die 100 Ohm Wellenwiderstand gut rankommt (+/-10%). 
Beim Raspberry Pi wird auch ein FFC Kabel benutzt, um mittels SDI das 
Display anzusteuern, dort flitzen echte Gbit/s drüber. Ergo bekommt man 
es auch mit 1G Ethernet hin.

Das Drama hatten wir schon mal bei 100Mbit ;-)

Beitrag "100 MBit Ethernet differentielles Routing"
von Gerd E. (robberknight)


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Falk B. schrieb:
> Gerd E. schrieb:
>> Frank K. schrieb:
>>> 5 cm, vielleicht auch 10 cm, aber mehr nicht.
>>
>> Das sollte passen, auf die Entfernung würde ich keine Probleme erwarten.
>
> Naja, bei 1G Ethernet sollte man schon mal bissel genauer hinschauen und
> auch bauen. Auch wenn es "nur" 125 MBaud mit PAM5 ist.

Sagen wir mal die relevante Frequenz ist die 1. Harmonische bei 250 MHz, 
weil auf der misst Du auf jeden Fall noch einen ordentlichen Pegel auf 
der Leitung.

Wellenlänge wäre dafür 1,2m in Vakuum oder bei angenommenem 
Verkürzungsfaktor 0,8
dann 0,96m. Die 10 cm Folienleiter von Frank sind da im Verhältnis 
elektrisch kurz. Die Wahrscheinlichkeit dass das zu Problemen führt ist 
also gering.

> Ich würde
> zusehen, daß man an die 100 Ohm Wellenwiderstand gut rankommt

Ja, klar. Wenn man das jetzt in der Designphase richtig planen kann dann 
würde ich auch empfehlen den Wellenwiderstand zu treffen.
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