一、以太网简介
1. 基本概念
以太网（Ethernet）是一种局域网（LAN）通信技术标准，定义了物理层（PHY）和数据链路层（MAC）的协议，支持设备间的高速数据传输，实质是MAC通过MII总线控制PHY的过程。
发展历程：
- 经典以太网：10 Mbps（10BASE-T）
- 快速以太网：100 Mbps（100BASE-TX）
- 千兆以太网：1 Gbps（1000BASE-T）
- 万兆及以上：10G/25G/100G/400G以太网
2. 核心组件
以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成。目前常见的以太网接口芯片，如LXT971、RTL8019、RTL8201、CS8900、DM9008等，其内部结构也主要包含这两部分。一般32位处理器内部实际上已包含了以太网MAC控制，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。
- MAC控制器：处理数据帧的封装与解封装，集成于处理器或SoC中。
- PHY芯片：实现物理层信号调制与解调（如曼彻斯特编码、PAM4编码）。
- 网络变压器（Magnetics）：隔离信号、抑制共模干扰，通常集成在RJ45接口中。
- RJ45连接器：标准以太网物理接口。
3. 典型应用
- 计算机、路由器、交换机等网络设备。
- 工业控制（工业以太网）、车载网络（车载以太网）。
- 智能家居、物联网（IoT）设备。
二、以太网PCB布局布线关键要求
1. 变压器和RJ45接口分离的情况
RJ45接口和变压器之间的距离尽可能的缩短（在满足工艺要求的情况下）。
2. PHY和变压器之间的距离
以太网转换芯片PHY和变压器之间的距离也应该尽可能的短，距离一般不超过5inch。若RJ45网口自带变压器，则以太网转换芯片尽可能的靠近RJ45接口放置。
3. 复位电路信号
复位电路信号应当尽可能的靠近以太网转换芯片，如果可能的话应当远离TX+/-、RX+/-差分信号和时钟信号。
4. 时钟电路
时钟电路应当尽可能的靠近以太网转换芯片，远离电路板的边缘以及其它高频信号、IO端口走线和其它磁性元器件。
5. 差分信号处理
- 差分对布线：保持差分线（如TX+/TX-、RX+/RX-）等长、等距，误差控制在±5 mil以内。差分对间距≥3倍线宽，避免相邻信号串扰。避免直角走线，使用45°或圆弧转角。
- 阻抗控制：标准差分阻抗为100Ω。根据PCB叠层、介质材料（如FR4、高频板材）计算线宽和间距，需使用阻抗计算工具（如Polar SI9000）。
6. 参考平面与信号完整性
- 完整地平面：差分对应全程参考完整地平面，避免跨分割或开槽。PHY芯片下方需保留连续地平面，减少信号回流路径阻抗。
- 远离干扰源：以太网信号线远离开关电源、时钟信号、高速数字线（如DDR、USB）。若无法避开，使用地平面隔离或增加间距（≥3H，H为介质厚度）。
7. 电源与地处理
- 电源去耦：PHY芯片的电源引脚就近放置0.1μF+10μF去耦电容，降低电源噪声。使用独立的电源层或宽电源走线，减少压降。
8. 其他注意事项
- 过孔设计：差分线换层时，需对称添加地过孔，提供回流路径。避免在差分对上使用过多过孔（建议≤2个）。
- 散热设计：PHY芯片下方放置散热过孔，连接至内部地平面散热。
