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100M以太網(wǎng)眼圖分析及整改方案

2023-10-11 09:00:00

       以太網(wǎng)廣泛應(yīng)用于各類通信系統(tǒng)中,以太網(wǎng)物理層芯片的研發(fā)廠家也非常多,有Realtek,Intel,Davicom,Broadcom,TI等。為了保證信號傳輸?shù)馁|(zhì)量或者查找以太網(wǎng)鏈路中的信號質(zhì)量,工程師需要對以太網(wǎng)的物理層信號進(jìn)行測試驗(yàn)證。過去基于PC的系統(tǒng),以太網(wǎng)芯片廠家通常會(huì)提供基于Windows平臺的PHY控制軟件以方便控制以太網(wǎng)物理層芯片發(fā)送可用于測試的信號,而當(dāng)今以太網(wǎng)已經(jīng)深入到更多的嵌入式應(yīng)用中,廠家也通常不會(huì)提供相應(yīng)的軟件來控制以太網(wǎng)物理層芯片發(fā)送出用于測試的信號。本文就100M以太網(wǎng)測試的發(fā)包問題作一探討和總結(jié)。

一、眼圖形成示意圖

網(wǎng)絡(luò)分析儀

網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀


         如果是用的Keysight的EyeDiagram 軟件測試以太網(wǎng)眼圖,有兩種方式來測試。

(1)網(wǎng)口連接好被測設(shè)備,需要被測設(shè)備發(fā)送隨機(jī)的100M -TX數(shù)據(jù)。

(2)用LAN TOOL工具控制被測設(shè)備的PHY,來發(fā)送隨機(jī)的100M -TX數(shù)據(jù)

        連接被測設(shè)備的網(wǎng)線不得長于15cm,以減少回波損耗。

二、故障現(xiàn)象

       以太網(wǎng)眼圖測試中,出現(xiàn)不通過現(xiàn)象,結(jié)果如下:

1.png

2.png

3.png

     

       由上可知,主要是眼圖模板下方不能通過。更換不同的PHY芯片,結(jié)果依舊。

三、故障分析

       眼圖測試,其測試內(nèi)容為MAC芯片,經(jīng)過變壓器到網(wǎng)口之間的原理設(shè)計(jì),PCB布局及走線。故障電路設(shè)計(jì)如下:


1.png


PCB布局走線如下:


網(wǎng)絡(luò)分析儀


      根據(jù)phy芯片手冊,有以下注意事項(xiàng)未能滿足:

1、PCBOUT引腳缺少并聯(lián)電容。

3.png


2、PHY及變壓器芯片走線未按差分處理。布局及走線長度基本滿足要求。


4.png

    原理圖及PCB進(jìn)行整改后如下:


5.png

      增加PFBOUT反饋電容,PHY及變壓器差分信號按差分設(shè)計(jì)。

      PCB走線參考如下:


網(wǎng)絡(luò)分析儀


       制版焊接樣機(jī)后, 網(wǎng)口2眼圖通過,網(wǎng)口1仍然無法通過。該兩部分走線基本完全一致,從樣機(jī)焊接機(jī)變壓器上進(jìn)一步分析, 交換網(wǎng)口1,2變壓器,并修整器件引腳焊接后, 眼圖測試均能大概率通過,偶爾出現(xiàn)有一兩個(gè)點(diǎn)的情況,也不影響通訊效果。通過后眼圖測試結(jié)果如下:


7.png

8.png

         測試網(wǎng)口灌包速率:能平均達(dá)到80M,基本滿足要求。

如下:

9.png


解決措施:

1、增加PFB反饋引腳耦合電容。

2、差分走線嚴(yán)格按照差分布線。

3、PCB走線越短越好。

四、總結(jié)建議

       硬件設(shè)計(jì)時(shí),如有新增器件,需仔細(xì)按照芯片手冊進(jìn)行設(shè)計(jì)級走線。

五、測試設(shè)備推薦:

(1)網(wǎng)絡(luò)分析儀

(2)示波器

(3)有源差分探頭

(4)夾具

(5)任意波形發(fā)生器

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