Autor Tema: Conector ethernet Magjack  (Leído 1740 veces)

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Desconectado Jorge555

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Conector ethernet Magjack
« en: 26 de Diciembre de 2016, 18:32:23 »
Hola,

estoy utilizando un Magjack para ethernet y me surge una duda sobre cómo se ha de conectar éste:

Mi esquema:



Es una placa de un uP ARM de un fabricante chino (poca información) a la que le estoy añadiendo un conector para sacar sus pines de ethernet, el esquema exacto lo he copiado de una placa del fabricante que en principio sería igual que la mia, pero tengo las dudas:

A dónde deben ir conectados los centrales de los transformadores, RCT y TCT, los he puesto a tierra porque así lo he visto en dicho esquema. En otros esquemas veo TCT conectado a 3v3 y RCT sin nada, supongo que la conexión de RCT y TCT depende del integrado de PHY ethernet que tengamos?, en este caso desconozco cual es.

De igual forma cuál es la mejor forma de poner las resistencias de terminación R1, R2, R3 y R4. Lo he copiado según lo he visto, dos resistencias de 50 ohmios en el medio de los dos pares para eliminar el ruido en modo diferencial, y su punto en común se lleva con un condensador a tierra para eliminar el ruido en modo común (no sé si sería adecuado poner una R en serie con ese condensador como recuerdo haber visto en algún libro).

Pero en otros esquemas veo que por ejemplo el punto común de R3 y R4 lo llevan a Vcc cuando hay Vcc en el central del transformador TCT.

Resumiendo que según el esquema que se vea encontramos los centrales de los transformadores y las resistencias de terminación de una forma u otra.

Alguien me puede decir un poco sobre el tema, que ando un poco perdido x_x

Y otra duda sobre el ruteado, en principio lo tengo así (edito C5 está dentro del conector, tiene que estas un poco más a la derecha):



Tengo puestas las resistencias de terminación R1, R2, R3 y R4 en la cara opuesta a las pistas, por lo que para llegar a la resistencia nos vamos a encontrar con la impedancia de la vía, sería problemático rutearlo de esta forma.

Y por último que herramientas son necesarias para ver el ojo de la señal diferencial en el osciloscopio, entiendo que para ver un par diferencial ethernet a 100 MHz lo adecuado sería irse a un osciloscopio de 500 MHz, por tener 5 armónicos de la señal. Sería necesario además algún tipo de sonda diferencial? con estas no he trabajado nunca y poco sé de ellas.

Gracias.

Saludos.
« Última modificación: 26 de Diciembre de 2016, 18:57:21 por Jorge555 »

Desconectado KILLERJC

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #1 en: 26 de Diciembre de 2016, 19:03:02 »
La placa de evaluacion de TI posee magneticos aparte, pero imagino que la salida es la misma, lo unico que posee de distinto ( si es que saco la proteccion ) es que las R1 a R4 estan conectadas como "pull-ups" estas son de 49.9ohms, Es decir un extremo va de TD+ a la resistencia y de alli a 3V3 del MCU.

Como mejor es una imagen. Pagina 34

http://www.ti.com/lit/ug/spmu365c/spmu365c.pdf

Ahi estan las resistencias de 75ohms que son internas en tu jack y el capacitor tambien ( el de 1000pF ). En ese esquematico ademas posee otro capacitor y una resistencia en paralelo para el chasis, la verdad que vi algunos otros esquemas y no los tienen, pero este lo posee.

En el PDF C22 , C18 , C16 estan en paralelo,  que serian tu C5.  Y las resistencias simplemente estan en serie entre TD+ y TD- y el punto central es donde entran los 3V3
U13 es una proteccion  y que podes omitir de tu analisis.
« Última modificación: 26 de Diciembre de 2016, 19:05:32 por KILLERJC »

Desconectado Jorge555

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #2 en: 26 de Diciembre de 2016, 19:10:40 »
Página 4

http://ftp1.digi.com/support/documentation/022-0137_F.pdf

Aquí otra totalmente distinta, entiendo que depende del integrado que haga de PHY en el interfaz ethernet? yo he copiado lo que he visto que han hecho en mi caso en mi esquema, pero si es lo correcto o cuál es la mejor forma de hacerlo, ni idea.

Gracias

S2

Desconectado KILLERJC

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #3 en: 26 de Diciembre de 2016, 20:00:16 »
Ambos circuitos son equivalentes. La unica diferencia es que el PDF que pasaste vos utiliza una capacidad para generar el punto central, en alta frecuencia el capacitor ese seria como si estuviera directo como en el de TI. Las resistencias son para dar la impedancia de terminacion y deben estar ubicadas cerca del micro asi la parte magnetica lo ve como una carga de 50 ohms a pesar que el micro posea otra impedancia de entrada y se refleje lo que se quiera ahi. Asi que las resistencias no influirian en demasiado respecto a la conexion.

Y la unica diferencia que tenemos es la conexion central de las resistencias. Aunque tal ves eso se deba a que el integrado de TI posee un pin mas que es de una resistencia llamda Rbias que funciona como pull-down, y es por esto que esten conectados de forma directa a VCC y no a traves del capacitor.

Y el PHY donde lo vas a conectar, no te da algun esquematico como "aplicacion tipica" ?

Desconectado Jorge555

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #4 en: 27 de Diciembre de 2016, 16:52:54 »
No, no tengo ninguna información, solo he copiado el ejemplo que he visto de un esquema hecho con la placa que voy a utilizar.

Creo que lo más importante es ver donde conectar los centrales de los transformadores, si a Vcc o tierra y entiendo que esto dependerá del PHY, he montado varios pcbs con ethernet pero hasta ahora siempre tenía el ejemplo del fabricante en un datasheet.

En cuanto a las resistencias de terminación, hay formas distintas de terminar para evitar el rebote de la señal, entiendo que se han de poner estas resistencias cerca del conector magjack, aquí tengo que verlo, quizás las del par TX deberían ir cerca del Magjack y las del RX del microcontrolador.

También ando a ver si doy con la forma "económica" de tener instrumentación para ver la degradación de la señal, creo que hay algún Rigol que poniendole el upgrade de firm a 500 MHz podría llegar, entiendo que con dos sondas normales de ese ancho de banda valdrían, no habría que irse a activa. Me quedo con la duda de cómo hacer bien estas cosas y la única forma es probando, y aquí la instrumentación ya empieza a ser cara  :(

Gracias, saludos.

Desconectado KILLERJC

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #5 en: 27 de Diciembre de 2016, 18:38:20 »
En cuanto a las resistencias de terminación, hay formas distintas de terminar para evitar el rebote de la señal, entiendo que se han de poner estas resistencias cerca del conector magjack, aquí tengo que verlo, quizás las del par TX deberían ir cerca del Magjack y las del RX del microcontrolador.

Pienso que el magnetico esta pensado para que tenga salida 50 ohms por lo que la resistencias deberian estar lo mas cercano al PHY.

Citar
También ando a ver si doy con la forma "económica" de tener instrumentación para ver la degradación de la señal, creo que hay algún Rigol que poniendole el upgrade de firm a 500 MHz podría llegar, entiendo que con dos sondas normales de ese ancho de banda valdrían, no habría que irse a activa. Me quedo con la duda de cómo hacer bien estas cosas y la única forma es probando, y aquí la instrumentación ya empieza a ser cara

Si es que el hardware le da para eso y el filtro anti-aliasing es lo suficientemente grande puede que funcione. El tema esta en la velocidad que necesitas, si es 10, 100 o 1000. Dependiendo de eso te podes preocupar, y sino es prueba y error, creo que saldria mas barato.

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #6 en: 27 de Diciembre de 2016, 19:18:04 »
TCT y RTC a AVDD y le pones un condensador de desacople de 10nF a cada pin. AVDD a VDD(3.3V) a través de una ferrita. Las resistencias que pone el esquema no son terminaciones. Las terminaciones de 50ohm (ó 49.9R) van a AVDD. Las terminaciones tienen que ir muy cerca del chip PHY; si tienes un módulo lo más probable es que ya vayan dentro del módulo.

Saludos!
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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #7 en: 27 de Diciembre de 2016, 20:56:39 »
Gracias por las respuestas, el tema de integridad de señal en los pcbs es algo que tengo que estudiar ya que no lo comprendo bien y he de sacar un rato para ello.

En este caso estoy usando una placa china de la que no tengo información a nivel de datasheet, ésta en concreto:



Lo que si he visto es una breakout board para esa placa en la que está disponible su esquema:



y en la que veo que para sacar los pines de ethernet de esa placa al exterior hacen lo siguiente.

Esquema de la breakout board antertior:



que es el esquema que he copiado yo en mi esquemático para añadir el conector ethernet, si miro el layout de la placa anterior encuentro lo siguiente, pares ethernet iluminados:



Lo han hecho en un pcb de dos layers, por lo que ahí no va a haber la impedancia que requiere ethernet, y además han metido hasta vías en los pares ethernet, por lo que seguir ese diseño como referencia no da mucha confianda... es ethernet a 100. Las resistencias de su esquema R3, R4, R5 y R6 las ponen al lado del conector ethernet, supongo que en la placa que se pincha ahí también llevará resistencias de terminación en la parte del phy.

TCT y RTC a AVDD y le pones un condensador de desacople de 10nF a cada pin. AVDD a VDD(3.3V) a través de una ferrita. Las resistencias que pone el esquema no son terminaciones. Las terminaciones de 50ohm (ó 49.9R) van a AVDD. Las terminaciones tienen que ir muy cerca del chip PHY; si tienes un módulo lo más probable es que ya vayan dentro del módulo.

Saludos!

En mi esquema inicial:



R5 va conectada a los centrales (lo he desconectado en la imagen para no confundir) y dejar la opción en el pcb de alimentar los centrales como dices, desde 3V3 a través de una ferrita, pero en el esquema de la placa que he encontrado los conectan a tierra.

Cuál es el motivo de conectar los centrales de los transformafdores del magjack a 3v3 y no a tierra?

Las resistencias que pongo en mi esquema (copiado del suyo) no son de terminación?

Según leo un par diferencial se termina en el far end (el punto más lejano del driver de la señal) de la siguiente manera:



Y si queremos eliminar ruido en modo común del par diferencial la terminación en el far end sería la siguiente:



que es similar a lo que tengo en su esquema, dos resistencias entre los pares diferenciales de 50 ohmios, conectadas en su punto medio a tierra mediante un condensador.

Si hablamos de terminación en el far end el par RX las resistencias se colocan cerca de la placa ya que el transformador genera la señal, y las resistencias del par TX se colocan cerca del magjack ya que la placa genera la señal? porque las resistencias de terminación de ambos pares se colocan cerca del phy?

No sé si mezclo conceptos, ya que esas imagenes que pongo pueden referirse a una entrada en alta impedancia que recibe la señal del par diferencial y no a un transformador como el que encontramos en el magjack?

Por qué se deberían conectar las resistencias de terminación a 3v3 y no a tierra?

Esto es un tema que tengo que mirar, pero para este pcb no me da tiempo ya que tengo que mandar a fabricar la semana que viene x_x por lo que para asegurar puedo dejar todas las opciones posibles a montar en el pcb, y ver a qué precio se puede comprar instrumentación para poder estudiar estas cosas.

Gracias por las respuestas.

Saludos.
« Última modificación: 27 de Diciembre de 2016, 21:04:55 por Jorge555 »

Desconectado manwenwe

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #8 en: 28 de Diciembre de 2016, 05:06:37 »
Jorge,

las capturas que envias se utilizan en memorias DDR para "terminar" el reloj y se colocan cerca de las propias memorias. No sabría decirte el porqué académico de mi recomendación ya que desde la carrera, hace 10-15 años, no he estudiado adaptación de impedancias y no recuerdo prácticamente nada.

Lo que te comento es lo que he visto e implementado siempre. Échale un ojo a esquemáticos de referencia de placas ARM (beagleboard, beaglebone, wandboard, rpi, etc.) y verás como las terminaciones siempre van al positivo. En 100mb las pones tu y en 1000mb van dentro de los chips PHY.

Lamento no poder ayudar más.

Saludos!
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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #9 en: 28 de Diciembre de 2016, 11:01:04 »
VDD = GND para alta frecuencia. Por lo cual no importaria  cual de los 2 serian.
La diferencia esta en el desacople ofrecido por el condensador, Ya que un esquematico no estaria desacoplado mientras que el otro si.

Lo que es de notar es que si el comun esta conectado a VDD, las resistencias tambien estan conectadas a VDD, lo mismo ocurre con GND. En la mayoria es asi. El unico que difiere es ese documento de Rabbit y uno de Intel.
Y el punto principal es:
¿Por que a VCC uno, y en el otro no?

Mirando el ENC28J60 de Microchip en el esquema recomendado, es una mezcla de ambos ( Aunque es 10BASE-T )
http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39662a.pdf ( Pag. 7 )

Como se puede ver el unico que posee punto central es el de recepcion asi que mirando ese, se puede observar que la alimentacion (3V3) pasa por una ferrita y luego va al punto central y al punto medio de las resistencias + capacitor a GND ( en este caso 1 solo ).

Observando otro PHY, esta ves de TI:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dp83822h.pdf (Pag. 88 )
Me encuentro con el mismo esquema que se uso en la placa que pase.. Incluso dice:

Citar
Center tap of the transformer must be connected to analog supply rail (AVD) with decoupling capacitors close to
the transformer. All resistors and capacitors should be placed as close to the device as possible.

Es decir las capacidades del punto central bien cerca de los magneticos, y todo lo demas (capacitores y resistencias que forman el punto medio) cerca del PHY. Para mantener la impedancia vista por el transformador lo mas cercana a los 50 ohms y por el recorrido mas largo posible.

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/LAN8720A%20QFN%20Rev%20D%20Schematic%20Checklist.pdf ( Pag 3 )
LAN8720, Igual que el de TI.

Cambiemos de fabricante:
https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/78Q8430.pdf (Pag. 85 )
Aca se observa que la ferrita la usa para separar la alimentacion digital de la analogica. La cual la analogica se usara para aliementar los magneticos.
Y que la coneccion es igual que la de TI y Microchip recomiendan.

LXT971A/972A 3.3V PHY Transceivers Design and Layout Guide - Intel
http://www.kip.uni-heidelberg.de/DCS-Board/datasheets/ethernet/LXT971ADesGuid.pdf ( Pag. 18 / 19 / 20 )
En este tenemos la misma conexion que ofrece el Rabbit, en el cual el comun esta a VCC y el punto central a traves de un condensador a GND.
Pero agrega capacidades en serie al PHY, es el que mas se aleja de todos.

Lo bueno es que en la pagina 20 habla sobre que hacer con los pares no usados :P


-----------------------------

Lo que si... Sin planos de alimentacion desde los magneticos hasta el jack, por si las dudas uno se olvide. Que en tu caso es simple.

Lo unico que puedo observar luego de ver todos es:

Punto central a AVDD ( VDD luego de una ferrita y capacitores ).
Punto medio de las resistencias a AVDD directo + capacitor a GND, o solo capacitor a GND.
Algunos usan 2.5V para reducir la potencia en ves de 3.3V, tambien algunos omiten algunas capacidades para reducir tambien las potencias. En el de Intel lo muestra.

Y bueno a elegir uno de todos. Si ese que tenes funciona con la placa que pensas usar, entonces funciona. Sino tenes los otros esquematicos. Ahora el porque de la cuestion, todavia no tengo idea.
« Última modificación: 28 de Diciembre de 2016, 11:23:57 por KILLERJC »

Desconectado Jorge555

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #10 en: 28 de Diciembre de 2016, 16:27:20 »
Hola, gracias por las respuestas.

VDD = GND para alta frecuencia. Por lo cual no importaria  cual de los 2 serian.
La diferencia esta en el desacople ofrecido por el condensador, Ya que un esquematico no estaria desacoplado mientras que el otro si.

En alta frecuencia están cortocircuitadas por los condensadores, pero a nivel de contrucción del driver de salida si importa, por ejemplo algunos drivers pueden tener distinta corriente de sink que de source, o ser una etapa en colector abierto y en este caso hay que ponerlo a Vcc (aunque éste no puede ser el caso para ethernet).

Entiendo que poner el central del transformador a tierra o Vcc depende del diseño del driver de salida en el PHY, es lo único que se me ocurre.

Respecto a las resistencias de terminación saco la misma conclusión, si el central del transformacor está a Vcc han de ir a Vcc, y si está a tierra han de ir a tierra, ya que si no podríamos estar cerrando un circuito Vcc-GND (aunque haya un condensador de bloqueo de DC en la parte conectada a tierra).

Respecto a la colocación de las resistencias de terminación en la parte del magjack o cerca del device, creo que es independiente de RX o TX, ya que pensandolo muchos equipos llevan Auto-MDIX, es decir se configura el par como RX o TX en función de como esté el otro equipo, si no tendríamos que estar viendo si usamos cables rectos o cruzados de ethernet, por lo que en principio si hay 2 equipos con Auto-MDIX no sabemos que par va a ser el receptor o el transmisor.

La mayoría de ejemplos como decís llevan los centrales de los transformadores a Vcc y por tanto las resistencias de terminación a Vcc también. Pero en el único ejemplo que tengo de esta placa China lo lleva al revés, el problema es que viendo el diseño del layout de la placa china me genera desconfianza porque no está bien ruteado y solo me da tiempo a pedir un pcb a China, ya que tengo que entregar el pcb en febrero x_x y fabricar en Europa sube mucho más el precio.

En fin, a ver cómo lo pongo

Gracias a los dos por las repuestas, voy a ver si soy capaz de pensar un poco  :D

Saludos

Desconectado Jorge555

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #11 en: 03 de Marzo de 2017, 10:59:45 »
Me olvida de este hilo que me llegaron las placas en enero y me olvidé de comentaos el resultado, al final mandé a fabricar las placas con el siguiente esquema y ruteado:




y después de montarlas y en una primera prueba la comunicación por ethernet parece buena.

Resumiendo mis conclusiones sobre el tema, por si alguien tiene las mismas dudas, aunque pueden ser totalmente erróneas...  :D:

- El central de los transformadores hay que conectarlo a tierra o vcc dependiendo del tipo de salida que encontramos en el PHY (pushpull o open collector por ejemplo), en este caso a tierra.
- Las resistencias de terminación se deben conectar al mismo que vaya el central de los transformadores.
- Las resistencias de terminación en este caso considero que lo adecuado es colocarlas al lado del conector ethernet, ya que al ser una placa que se pincha del punto donde se pincha hasta el phy de la placa quedan pistas (además en este caso no sabemos si el phy las incluye internamente), por lo que si las R de terminación se ponen donde se pincha la placa y no en el concetor ethernet quedarían en medio de la línea (lo ideal es que esté en los extremos). Además ethernet puede tener auto-mdix por lo que ambos pares pueden funcionar como emisor o receptor.

Un enlace a como ha quedado el pcb con la linkit (bastante atractiva para proyectos de IoT y muy barata): http://jmnelectronics.com/archives/571 (es el más grande de los dos).

Gracias por las respuestas.

Saludos.
« Última modificación: 03 de Marzo de 2017, 11:09:20 por Jorge555 »

Desconectado manwenwe

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #12 en: 03 de Marzo de 2017, 11:31:28 »
Enhorabuena!. Muy chula la web y los proyectos. Además parece que somos paisanos/vecinos.

Saludos!
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Desconectado Jorge555

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #13 en: 03 de Marzo de 2017, 12:04:20 »
Gracias.

Si, Alicante, ciudad llena de aficionados a la electrónica..  :D

Desconectado manwenwe

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Re:Conector ethernet Magjack
« Respuesta #14 en: 03 de Marzo de 2017, 14:25:26 »
Gracias.

Si, Alicante, ciudad llena de aficionados a la electrónica..  :D

Por favor: mantente alejado de la ironía jejeje
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