CM5 / Broadcom BCM54210PE Ethernet-Spannungsantriebsmodus und Center-Tap-Design

Wir arbeiten derzeit an einer CM5-PCB-Design. Für den Ethernet-Teil muss eine Entscheidung über die Auslegung des Mittelsteckplatzes getroffen werden. Leider ist das Datenblatt des Broadcom BCM54210PE nicht öffentlich verfügbar.

TL;DR

Der Anschluss für das Mittelteil eines Designs mit CM5 / BCM54210PE sollte nicht Verwenden Sie bei jeder Spannung eine Kapazität mit einer Kapazität von 100 n gegenüber GND. Führen Sie die von der Raspberry Pi CM5-Datenblatt (Seite 8) vorgeschlagene Konstruktion durch. Dies gilt unabhängig davon, ob Sie PoE-Funktionalität planen oder nicht.

Grundlagen zu Center-Taps und PHYs

Es gibt zwei Arten von PHYs, die bestimmen, wie der Anschluss an das Mittelpunktmodul erfolgen muss.

• Aktuelle Modus-PHYs
• Voltage-Mode-PHYs

Aktuelle Modus-PHYs Erfordern Der Mittelkontakt, der mit VDD verbunden werden soll (biasiert). Der Bias bestimmt die Spannung, um die der DC-Pegel des Signals schwankt. Ohne den Bias erhalten Sie eine schlechte Signalintegrität und einen undefinierten Common-Mode-Pegel.

Voltage-Modus-PHYs nicht erforderlich Der Mittelkontakt, der mit VDD verbunden werden soll. Dieser Mittelkontakt wird nur für die AC-Common-Mode-Abschaltung verwendet. In der Tat führt die Anbringung einer DC-Spannung dazu, dass die interne Spannung abgebaut wird und unerwünschte Verzerrungen im Signal entstehen.

Ref:

• https://support.microchip.com/s/article/Design-Guidance-on-Current-Mode-and-Voltage-Mode-PHYs–Center-Tap-of-Transformers
• https://www.linkedin.com/pulse/phymagnetics-interface-small-detail-can-break-your-ethernet-kagan-m7sef/

Broadcom BCM54210PE PHY-Spannungssteuerung

Wir haben das BCM54210PE-Datenblatt nicht vorliegen, da es nicht öffentlich zugänglich ist. Allerdings gibt es wichtige und eindeutige Hinweise von den Entwicklern von Raspberry Pi.

Die BCM54210PE PHY wird sowohl in den CM4- als auch in den CM5-Modellen eingesetzt:

Daher haben wir von einem Raspberry Pi-Ingenieur (dp11) im Raspberry Pi Forum Informationen zu einem CM4-Design erhalten:

“Wenn Sie ein Mag-Jack verwenden, das mit A70-112-331N126 kompatibel ist, benötigen Sie keine zusätzlichen Teile. Die Phy verfügt über einen Spannungsmodus. Statt des aktuellen Modus.”

Dies bezieht sich auf die gleiche PHY, nämlich den BCM54210PE, der in der CM5 verwendet wird.

Mit anderen Worten: Die Broadcom BCM54210PE PHY, wie von einem Raspberry Pi-Ingenieur bestätigt, hat Spannungsmodusantrieb. Das bedeutet:, keine Spannungsverzerrung am MitteldrahtOb Sie für ein CM4 oder ein CM5 arbeiten.

Ref:

• CM4 Ethernet-Anschluss (Raspberry Pi Forum, bespricht den Mittelanschluß)

Als zusätzliches Belegstück zeigen beide Raspberry Pi-Datenblätter an, dass der Mittelanschluss nicht mit einer Spannung verseilt ist:

auf CM5:

Dies ist natürlich ein Referenzdesign für eine PoE-fähige Carrier-Platine. Einige Ingenieure argumentieren, dass der Mittelstecker damit irgendwie verbunden ist.

Denken Sie jedoch an die Situation, in der PoE integriert ist, aber optional, wie bei einer Pi 5 oder einer CM5-Trägerplatine. Die Konstruktion muss diese Situation natürlich auch berücksichtigen.

Kurz zusammengefasst: Folgen Sie einfach dem Designvorschlag in der Datenblatt-Ausgabe für die Raspberry Pi CM4 oder CM5. Verstellen Sie den Mittelanschluß nicht und verbinden Sie ihn mit einem 100n-Capacitor (C1 in den Bildern) an GND.