以太網(wǎng)通訊，在工業(yè)嵌入式系統(tǒng)中使用非常普遍。以太網(wǎng)的通訊的穩(wěn)定性與可靠性，直接決定了設(shè)備的可靠性。以太網(wǎng)信號(hào)屬于高速的差分信號(hào)，它的特征阻抗值為100歐，因此在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，就需要按照差分信號(hào)線布線要求，設(shè)計(jì)以太網(wǎng)差分信號(hào)線的布線參數(shù)，使PCB差分信號(hào)線的阻抗值盡可能地接近100歐。

　　差分信號(hào)，是在2條信號(hào)線上進(jìn)行傳輸，且這2條信號(hào)線上的信號(hào)的振幅相同，相位相反。這2條傳輸差分信號(hào)的信號(hào)線，就是一對(duì)差分信號(hào)線。差份信號(hào)線需具有特定的交流阻抗特性，以保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定與可靠性。差分信號(hào)線的PCB布線有特殊的要求：等線寬、等線距、等長(zhǎng)度、同層面，并且要設(shè)計(jì)為特定的交流阻抗值，即所謂的“阻抗匹配”。

　　要實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)線的阻抗匹配，建議使用嘉立創(chuàng)微信公眾號(hào)上的小工具“阻抗神器”，它是簡(jiǎn)化參數(shù)要求的SI9000工具：

　　該工具的使用方法比較簡(jiǎn)單：

　　1、輸入需要的阻抗值

　　2、選擇PCB板層數(shù)

　　3、選把PCB板成品板厚度

　　4、選擇“差分阻抗”

　　5、選擇差分線之前的線距。需要注意，這里的線距，是指2條差分線之間的空間距離，不是它們的中心線距。最后點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，即可得到相應(yīng)的線寬參數(shù)。

　　例如以太網(wǎng)的差分信號(hào)線，要求阻抗匹配值為100歐，PCB板厚為1.6mm的2層板，根據(jù)SI9000計(jì)算結(jié)果，可以得到6.5mil間距、15mil線寬的布線參數(shù)，就可以得到比較接近要求的100歐阻抗的差分信號(hào)線。該參數(shù)也是絕大多數(shù)PCB板廠可以生產(chǎn)出來的參數(shù)，因此可以參考該參數(shù)設(shè)計(jì)以太網(wǎng)差信線的布線。

　　在工控應(yīng)用系統(tǒng)中，其它常用的差分信號(hào)還有USB、LVDS、RS485總線、CAN總線等。它們的差分信號(hào)線也具有特定的阻抗要求，根據(jù)SI9000計(jì)算結(jié)果，其PCB布線參數(shù)如下表所示，以供參考：

　　由于在2層板上要實(shí)現(xiàn)阻抗匹配難度相對(duì)高些，因此2層板的阻抗匹配主要目的是為了使差分信號(hào)線阻抗值盡可能接近所要求的特征阻抗值，以使數(shù)據(jù)傳輸盡可能可靠穩(wěn)定。如以太網(wǎng)差分信號(hào)線采用8mil間距、7mil線寬，它的阻抗值約為130歐左右，在英創(chuàng)公司的測(cè)試中，就會(huì)在特定環(huán)境下出現(xiàn)通訊異常的情況，嚴(yán)重時(shí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)商也會(huì)失敗。

　　由于RS485與CAN總線通訊速度非常低，因此僅按照差分信號(hào)線的要求布線即可，并在接口端口并接120歐母電阻，就可以實(shí)現(xiàn)匹配。

英創(chuàng)公司所提供的嵌入式工控主板，對(duì)所有高速差分信號(hào)線，都進(jìn)行了阻抗匹配設(shè)計(jì)?？梢苑判氖褂?。