本實用新型涉及汽車電子技術(shù)，特別是涉及一種車載以太網(wǎng)電路板的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著駕駛輔助系統(tǒng)越來越普遍以及信息娛樂系統(tǒng)日趨復(fù)雜化，車載網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求也越來越大，因此車載以太網(wǎng)技術(shù)有逐漸代替CAN的趨勢。
車載以太網(wǎng)可以顯著降低系統(tǒng)復(fù)雜性、連接成本和布線重量，還方便將來向光纖標(biāo)準(zhǔn)擴展，但其頻率高速率快，且大數(shù)據(jù)傳輸，對干擾比較敏感，信號質(zhì)量要求比較高，但車上環(huán)境惡劣，其抗干擾性能需不斷加強和改進(jìn)才能達(dá)到要求，而利用布局布線優(yōu)化來實現(xiàn)抗干擾性能的標(biāo)準(zhǔn)是不占器件空間且低成本的方式，也避免了使用器件對策時器件老化的風(fēng)險，還避免了使用器件時對有用信號本身可能造成的傷害，具有高可靠性。
目前常用的車載以太網(wǎng)針對抗干擾性能的方案有以下幾種：
1）在差分線上使用高精度電阻、電容、電感組成的濾波器來濾除線上的噪聲干擾。但這個方法具有局限性，只能抑制有用信號頻帶以外的噪聲，而無法抑制和信號同一頻段的噪聲干擾。
2）使用共模電感來抑制包括同頻干擾頻段內(nèi)的共模噪聲干擾。但共模電感也有局限性，它僅對平衡性的干擾有效，如果差分線兩條線上的噪聲大小不一致，或者到達(dá)共模電感的時間不一致，那共模電感抑制噪聲的能力就會打上很大的折扣。
3）差分線需要等長，常用做法是要求芯片至接口的差分線總長等長。但總長等長具有局限性，實際上，這么做的結(jié)果是（共模電感等）濾波器之前的差分線是不等長的，導(dǎo)致共模噪聲以不平衡的狀態(tài)先后到達(dá)濾波器，做不到噪聲同時抵消，引起抗干擾性能惡化。
4）以太網(wǎng)差分線的走線參數(shù)（比如在線寬、線-線距離、線-地距離），常用的做法是在100ohm的前提下利用SI9000仿真來得出一個統(tǒng)一值。但實際上，走線遇到濾波器后，阻抗發(fā)生突變了導(dǎo)致信號反射和疊加，從而導(dǎo)致了信號不穩(wěn)定和抗干擾性能的惡化。
5）多層板中以太網(wǎng)差分線的參考層常用的是相鄰的地層。但在保證100ohm阻抗的限制下走線只有4mils左右，這會因為制造誤差造成的線寬細(xì)微變化而引起阻抗的大變化，從而引起信號質(zhì)量和抗擾性能的惡化。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種差分阻抗的一致性和平衡性好，抗干擾能力強的車載以太網(wǎng)電路板。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的一種車載以太網(wǎng)電路板，包括PCB基板，及安裝在PCB基板上的以太網(wǎng)驅(qū)動模塊、以太網(wǎng)連接件；
所述PCB基板是多層板，PCB基板上印制有連接以太網(wǎng)驅(qū)動模塊、以太網(wǎng)連接件的差分線、回流線；所述回流線是印制在PCB基板上的正電源線或接地線；
其特征在于：所述差分線、回流線布設(shè)在PCB基板的非相鄰層上，差分線上設(shè)有第一共模電感、第二共模電感、第一靜電抑制二極管、第二靜電抑制二極管、第一濾波電容、第二濾波電容、第三濾波電容、第四濾波電容、第一濾波電阻、第二濾波電阻、第三濾波電阻、第四濾波電阻；
所述第一共模電感的第一個線圈的輸入端經(jīng)第二濾波電阻接到以太網(wǎng)驅(qū)動模塊的差分信號正相輸出端，并通過第二靜電抑制二極管接到地；
所述第一共模電感的第一個線圈的輸出端依次經(jīng)第四濾波電容、第二共模電感的第一個線圈接到以太網(wǎng)連接件的差分信號正相輸入端，并依次經(jīng)第四濾波電阻、第二濾波電容接到地；
所述第一共模電感的第二個線圈的輸入端經(jīng)第一濾波電阻接到以太網(wǎng)驅(qū)動模塊的差分信號反相輸出端，并通過第一靜電抑制二極管接到地；
所述第一共模電感的第二個線圈的輸出端依次經(jīng)第三濾波電容、第二共模電感的第二個線圈接到以太網(wǎng)連接件的差分信號反相輸入端，并依次經(jīng)第三濾波電阻、第一濾波電容接到地。
進(jìn)一步的，設(shè)以太網(wǎng)驅(qū)動模塊的差分信號正相輸出端與以太網(wǎng)連接件的差分信號正相輸入端之間的差分線的長度為d11，以太網(wǎng)驅(qū)動模塊的差分信號反相輸出端與以太網(wǎng)連接件的差分信號反相輸入端之間的差分線的長度為d12，則有d11=d12。
進(jìn)一步的，設(shè)第一共模電感的第一個線圈的輸出端與第二共模電感的第一個線圈的輸入端之間的差分線的長度為d21，第一共模電感的第二個線圈的輸出端與第二共模電感的第二個線圈的輸入端之間的差分線的長度為d22，則有d21=d22。
進(jìn)一步的，設(shè)第二共模電感的第一個線圈的輸出端與以太網(wǎng)連接件的差分信號正相輸入端之間的差分線的長度為d31，第二共模電感的第二個線圈的輸出端與以太網(wǎng)連接件的差分信號反相輸入端之間的差分線的長度為d32，則有d31=d32。
進(jìn)一步的，所述差分線與回流線之間相隔一層，差分線的線寬大于等于6.4mils。
進(jìn)一步的，所述PCB基板上具有一個出口區(qū)域，該出口區(qū)域內(nèi)包含有以太網(wǎng)連接件、第二共模電感及連接該兩者的差分線，所述回流線與PCB基板的出口區(qū)域錯開。
進(jìn)一步的，所述第一濾波電阻、第二濾波電阻是相同的器件，所述第三濾波電阻、第四濾波電阻是相同的器件，所述第一濾波電容、第二濾波電容是相同的器件，所述第三濾波電容、第四濾波電容是相同的器件，所述第一靜電抑制二極管、第二靜電抑制二極管是相同的器件，所述第一共模電感、第二共模電感是相同的器件。
本實用新型提供的車載以太網(wǎng)電路板，將差分線、回流線布設(shè)在非相鄰層，利用獨特的布線方案隔離外部干擾及維持差分線阻抗穩(wěn)定，并加強差分線的平衡性，具有差分阻抗的一致性和平衡性好，有效的降低了干擾噪聲，增強了以太網(wǎng)抗干擾能力，高效低成本的解決了車載以太網(wǎng)抗干擾性能不足的問題。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例的車載以太網(wǎng)電路板的電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明對本實用新型的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實施例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實用新型的保護(hù)范圍，本實用新型中的頓號均表示和的關(guān)系。
如圖1所示，本實用新型實施例所提供的一種車載以太網(wǎng)電路板，包括PCB基板，及安裝在PCB基板上的以太網(wǎng)驅(qū)動模塊U1、以太網(wǎng)連接件U2；
所述PCB基板是多層板，PCB基板上印制有連接以太網(wǎng)驅(qū)動模塊U1、以太網(wǎng)連接件U2的差分線、回流線；所述回流線是印制在PCB基板上的正電源線或接地線；
其特征在于：所述差分線、回流線布設(shè)在PCB基板的非相鄰層上，差分線上設(shè)有第一共模電感L1、第二共模電感L2、第一靜電抑制二極管D1、第二靜電抑制二極管D2、第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第四濾波電容C4、第一濾波電阻R1、第二濾波電阻R2、第三濾波電阻R3、第四濾波電阻R4；
所述第一共模電感L1的第一個線圈的輸入端經(jīng)第二濾波電阻R2接到以太網(wǎng)驅(qū)動模塊U1的差分信號正相輸出端，并通過第二靜電抑制二極管D2接到地；
所述第一共模電感L1的第一個線圈的輸出端依次經(jīng)第四濾波電容C4、第二共模電感L2的第一個線圈接到以太網(wǎng)連接件U2的差分信號正相輸入端，并依次經(jīng)第四濾波電阻R4、第二濾波電容C2接到地；
所述第一共模電感L1的第二個線圈的輸入端經(jīng)第一濾波電阻R1接到以太網(wǎng)驅(qū)動模塊U1的差分信號反相輸出端，并通過第一靜電抑制二極管D1接到地；
所述第一共模電感L1的第二個線圈的輸出端依次經(jīng)第三濾波電容C3、第二共模電感L2的第二個線圈接到以太網(wǎng)連接件U2的差分信號反相輸入端，并依次經(jīng)第三濾波電阻R3、第一濾波電容C1接到地；
設(shè)以太網(wǎng)驅(qū)動模塊U1的差分信號正相輸出端與以太網(wǎng)連接件U2的差分信號正相輸入端之間的差分線的長度為d11，以太網(wǎng)驅(qū)動模塊U1的差分信號反相輸出端與以太網(wǎng)連接件U2的差分信號反相輸入端之間的差分線的長度為d12，則有d11=d12；
設(shè)第一共模電感L1的第一個線圈的輸出端與第二共模電感L2的第一個線圈的輸入端之間的差分線的長度為d21，第一共模電感L1的第二個線圈的輸出端與第二共模電感L2的第二個線圈的輸入端之間的差分線的長度為d22，則有d21=d22；
設(shè)第二共模電感L2的第一個線圈的輸出端與以太網(wǎng)連接件U2的差分信號正相輸入端之間的差分線的長度為d31，第二共模電感L2的第二個線圈的輸出端與以太網(wǎng)連接件U2的差分信號反相輸入端之間的差分線的長度為d32，則有d31=d32。
本實用新型實施例中，d11與d12的誤差控制在±5mils以內(nèi)，d21與d22的誤差控制在±5mils以內(nèi)，d31與d32的誤差控制在±5mils以內(nèi)，這樣就能使得來自外部網(wǎng)線并順著以太網(wǎng)接口進(jìn)入主板的干擾噪聲能同時到達(dá)濾波器，同時受到濾波器的抑制從而被抵消掉，以改善共模抑制能力，提升抗干擾性能。
本實用新型實施例中，所述差分線與回流線之間相隔一層，其中的差分線布設(shè)在PCB基板的第一層，回流線布設(shè)在PCB基板的第三層，差分線的線寬大于等于6.4mils，本實用新型其它實施例中，差分線與回流線之間相隔一層以上。
本實用新型實施例中，所述PCB基板上具有一個出口區(qū)域，該出口區(qū)域內(nèi)包含有以太網(wǎng)連接件U2、第二共模電感L2及連接該兩者的差分線，所述回流線與PCB基板的出口區(qū)域錯開（本例的做法是在該出口區(qū)域內(nèi)除了差分線外其余所有銅皮挖空，差分線兩線之間互為回流載體），由于出口區(qū)域是外界干擾通過線束進(jìn)來的路徑，這一區(qū)域會流過很大的噪聲電流，回流線與出口區(qū)域錯開，可以保證噪聲電流無法流經(jīng)差分線下方的地，從而消除了下方和兩側(cè)地上噪聲的耦合；并且做到兩線互為回流，加強了差分線之間的耦合，提升了兩線間的平衡性，大大提升了抗擾能力；并且還減小connector PIN對銅皮寄生電容引起的殘樁效應(yīng)，提升差分線平衡性和信號質(zhì)量。
本實用新型實施例中，所述第一濾波電阻R1、第二濾波電阻R2是相同的器件，所述第三濾波電阻R3、第四濾波電阻R4是相同的器件，所述第一濾波電容C1、第二濾波電容C2是相同的器件，所述第三濾波電容C3、第四濾波電容C4是相同的器件，所述第一靜電抑制二極管D1、第二靜電抑制二極管D2是相同的器件，所述第一共模電感L1、第二共模電感L2是相同的器件。
本實用新型實施例的工作原理如下：
高速信號在傳輸時，信號的流向是從以太網(wǎng)驅(qū)動模塊起沿著差分線到達(dá)以太網(wǎng)連接件U2，再從以太網(wǎng)連接件起沿著回流線返回以太網(wǎng)驅(qū)動模塊，由于銅箔也存在分布電感、電容和電阻，在高頻信號下，回流線也是存在阻抗的，這個阻抗隨著頻率的增加急劇增大，路徑越長阻抗越大，將差分線、回流線布設(shè)在PCB基板的非相鄰層上，可以加大以太網(wǎng)差分線與其回流線之間的間距，使得差分線可以設(shè)計的相對較粗，能減緩阻抗變化，而傳統(tǒng)以太網(wǎng)電路板的差分線與其回流線都設(shè)置在相鄰層，則差分線的線寬只有大概4mils左右；這么細(xì)的走線已接近制造精度極限，阻抗會因為線寬的制造偏差導(dǎo)致阻抗變化很大，加粗線寬后，同樣偏差導(dǎo)致的阻抗變化就會小很多。
差分線等長傳統(tǒng)做法是芯片至接口的差分線總長等長。但總長等長具有局限性，實際上，這么做的結(jié)果是（共模電感等）濾波器之前的差分線是不等長的，導(dǎo)致共模噪聲以不平衡的狀態(tài)先后到達(dá)濾波器，做不到噪聲同時抵消，引起抗干擾性能惡化，實施分段等長后，做到接插件至濾波器件之間的長度等長，使得噪聲同時達(dá)到濾波器件同時被抑制，從而加強差分線本體的平衡性，提升差分線的共模抑制比。
高速系統(tǒng)中，接口區(qū)域是外界干擾通過線束進(jìn)來的路徑，這一區(qū)域會流過很大的噪聲電流，這些噪聲電流會干擾接口區(qū)域的走線造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。將出口區(qū)域的銅皮挖空，可以保證噪聲電流無法流經(jīng)差分線下方的地，從而消除了下方和兩側(cè)地上噪聲的耦合；并且做到兩線互為回流，加強了差分線之間的耦合，提升了兩線間的平衡性，大大提升了抗擾能力；并且還減小接插件 PIN對銅皮寄生電容引起的殘樁效應(yīng)，提升差分線平衡性和信號質(zhì)量。