Покритикуйте пожалуйста ESD защиту Ethernet на SRV05-4.

Разъем со встроенным трансформатором HR911105A, трансивер W5100.

Схема:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Непонятно, нужно ли подключать вывод 5 (REF) к +3.3V.
Еще вызывает сомнения, куда подключать GND - на GNDA или непосредственно на SHIELD разъема HR911105A.

Кусок трассировки ПП:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

SRV05-4 встал довольно удачно (на мой взгляд) "жуком" между дифпарами, только переходные на GND и REF пришлось сделать непосредственно на падах.

Важно ли резисторы 49.9 Ом подключать после SRV05-4?

Как Вы думаете, что за уровни будут на дифф. парах в статике, без подключения кабеля, и в динамике, когда идёт приём-передача?
А вообще-то, трансформатор с элементами развязки и есть защита от статики, а от чего ещё защищаться, не слишком понятно.


Что непонятного может быть в классической диодной защите? Не считая уместности её в вашей схеме.

Если кабель будет лежать вне помещений,особенно если на вышке, то эта защита лишней уж точно не будет. Разводите, а уж нужна она там или нет покажет практика.
ЗЫ.
на этих проводах будет пол-питания (3,3/2) без сигнала, ну и с питанием добавится размах сигнала около 1Vpp вокруг этого значения.

В том-то и фокус, что не половинка. И диодная защита может начинать отрабатывать тогда, когда это совсем не нужно.
З.Ы. Посмотрите ещё раз, куда подключена средняя точка трансформатора.

Точно, там питание. Диодную защиту ставить нельзя! Но есть трансиверы у которых средняя точка транса питается от 2,5В и ниже, тогда можно.
А если 3,3В то надо брать отдельно транс и разъем и ставить ее туда.

Я в этом деле новичок, в принципе непонятно зачем этот REF. Подскажите пожалуйста.

А если вывод REF не подключать к 3.3В, оставить в воздухе?

чего гадать то?
google.ru->"srv05-4 pdf"
первый линк:
www.semtech.com/images/datasheet/srv05-4.pdf
страница 9, нижний пример подключения - ваш случай

по разводке (на мой вкус) - дифпары надо было прогонять между контактами rg45 и подводить ближе к контактам, иначе у вас получился разброс по длине между проводниками. впрочем на ваших расстояниях и 100мбитах сойдет и так..

gnd (полигон или толстую шину) надо подключать к gnda, ни в коем случае не к экрану RG45, он кстати правильно отвязан от цифровой земли..

RXI_P - 19.8 мм, RXI_N - 14.5 мм, меньше разница может выйти, только если принудительно "закрутить" RXI_N вокруг вывода RG45.
Это будет лучше, или такой завиток наборот будет как индуктивность паразитная?

Сам разъем не курочил, но подозреваю что у него внутри RXI_P короче чем RXI_N.


SHLD разъема RG45 соединяется с GNDA через BLM21PG221SN1 (chip feriite bead).

Земля srv05-4 подключена минимальным путем к GNDA.

GND и GNDA тоже соединены через BLM18PG121SN1.

SHLD разъема надо подключать к защитному заземлению (корпусу аппаратуры) и более никуда.
Если у вас 100 Мбит то нечего там мерить длины проводников - 5 мм разницы роли не сыграют.

Занимаюсь как разработкой, так и ремонтом, в частности всякими ubnt, motorola и коммутаторов разных марок . Поделюсь накопленным опытом.
Всякие диодные защиты после трансформатора - малоэффективны, в основном пробиваются транзисторы (паразитные защитные диоды) внутри микросхемы физ.уровня, сами же диоды защиты - целые.

Возможно, что поставив в цепь к трансформатору четыре последовательных резистора 5-10 Ом (на пары Tx и Rx) можно было бы чуток сбавить dv/dt, что спасло б микросхему, однако нужны расчеты на то, что уровень сигнала не особо пострадает.

В сборке диодная защита хорошо себя проявляет на внешней стороне трансформатора (Motorola Canopy), однако они "зажали" конденсатор между GND и Vbus диодной сборки (а его очень рекомендуют ставить, к примеру, в pdf на USBLC6), поэтому, в некоторых случаях, дохнут и PHY AC201.

В свитчах проявляется такой "косяк": с внешней стороны "средняя точка" трансформатора подключена через резистор 75 Ом на GND устройства, т.е. корпус. Провод без зкрана. Где-то рядом разряд молнии, наведенный импульс в проводе "утекает" на землю через этот резистор (с перегоранием в итоге оного) и через внешнюю обмотку трансформатора, соответственно часть энергии трансформируется на входы-выходы микросхемы с плачевным результатом пробивания.


Какие меры самые эффективные, как считаю я:
1. Экранированный кабель, металлический наконечник RJ45 с контактом на экран, экран на заземление. В случае попадания молнии в провод по-любому пробьет всё и везде, однако если долбанет рядом, техника не умрет.
2. Диодная сборка с внешней стороны (как описано выше). Толстые дорожки обязательны!
3. Общие точки трансформатора с внешней стороны развязывать высоковольтным конденсатором+резистор.

В принципе, инфа интересная, но, за исключением п.п.3, малополезная для разработчиков.

- Металлические наконечники RJ45 как правило не имеют контакта с экраном/кондуктором кабеля.
В своё время искал что-то подходящее, с контактом на экран кабеля, правда для других целей. Приемлимого варианта не нашёл.
М.б. сейчас что-то найти можно, но навряд ли. Закладываться на такие решения при проектировании я бы не рекомендовал.
- Статические разряды и так не проблема, если всё сделано аккуратно и правильно (см. п.п.3), да и риск не слишком велик.
А от попадания молнии в кабель такая защита не спасёт.
Приходилось видеть девайсы с серьёзной противомолниевой защитой после попадания молнии в кабель. Печальное зрелище.
Так что, поставить диодную сборку можно (вероятно, подразумевались симметричные стабилитроны-разрядники), но более для самоуспокоения, имха.
- Общие точки, сигнальная и корпусная земля - действительно деликатное место. Где-то была такая тема. Кто с вопросом не знаком, очень рекомендую изучить.
Кроме того, как бы банально это не звучало. Всё это земляное хозяйство вокруг RJ45 существенно влияет на помехоустойчивость девайса в целом.

Если риски типа молнии действительно велики, надо ставить оптику.
Для готовых устройств с RJ45 сгодятся дешёвые китайские медиаконверторы.
В проектируемое устройство можно добавить SFP.

Спасибо!
Моё дело простое: рассказать людям (разработчикам) о слабых местах и как более обезопасить свою разработку.

На счет "не имеют контакта". Странно. А зачем же тогда продают металлические наконечники, если от них пользы - ноль?
Как я понимаю, при обжимке наконечника экран + проводник экрана заворачивают наружу кабеля, чтобы при обжимке металлический лепесток, фиксирующий кабель, касался с этим экраном.
Точно не могу сказать, не монтажник, однако на объектах с экранированным проводом гораздо реже отказывает оборудование, это статистика.

Я об этом тоже говорил, прочитайте внимательнее.

Я даже наименование дал, а не подразумевал.
Повторюсь, в устройствах Canopy Motorola разных модификаций есть версии, где USBLC6 (диодная сборка в корпусе SOT23-6) стоит сразу за разъемом до трансформатора, и есть версии (более старые), где диоды шоттки стоят на выводах PHY микросхемы, идущих к трансформатору (как предложил автор топика).
Так вот, в версии со сборкой на "внешней стороне" при ремонте приходится менять только USBLC6 (или RClamp0504F, оригинал), и редко что-то другое сдохшее, в другой версии платы почти обязательная замена PHY микросхемы.
Это мой опыт, принять его или нет - ваше право.

Вот не поверите - валяется в хламе немного медиаконвертеров, убитых напрочь.
Спрашивал - "как так?"
А вот как: Оптокабель с металлическим тросом, монтажники трос заземляют на корпус ящика, в котором стоит медиаконвертер, естественно никакого настоящего заземления и в помине нет...

- М.б. и странно, но факт. Скорее всего, производителем подразумевалось другое функциональное назначание. Вероятно, что -то из серии EMI.
Никакие известные мне стандарты не регламентируют разъёмы RJ-45 с экраном. И тем более, обеспечение контакта между экранами раъема и кабеля.
И я тоже не монтажник. А как разработчик полностью соглашусь с тем, что с с экранированным кабелем всяко будет лучше.
В каких случаях и насколько такое решение оправдано, это отдельный вопрос. Для Canopy Motorola - почти наверняка оправдано.
Но с контактом между экранами раъема и кабеля это никак не связано.

- Ваш опыт с диодной защитой не на всё переносим (я далеко не сразу сообразил, в чём дело). Canopy Motorola имеет питание "снаружи".
Если "снаружи" питания нет, стандартная диодная защита не годится. А вот для POE реализуется достаточно легко.

- Квалифицированный монтажник делает то, что указано в проектной докуменации.
Т.е., или монтажники хреновые, или документация. Скорее последнее.
Ошибки с заземлением - это отдельная большая история.

П.С. А информация о реальной эксплуатации какого-то класса устройств всегда интересна и полезна.
Так что, не подумайте, что я всё это только ради красного словца. Действительно интересно разобраться с вашим опытом.

Диодная сборка на контактах разъема RJ45 до трансформатора ethernet будет полезна в любом случае, т.к. внутри у нее стоит стабилитрон (суппрессор) между выводам GND и Vbus, что ограничивает амплитуду возможных импульсов на обмотке трансформатора до 5 вольт, и в случае какого-нибудь разряда диодная сборка "возьмет всё на себя".
На POE ничего не завязано, выводы идут на преобразователь.

В своё время мне много людей на форуме помогало советами, теперь и я стараюсь дать информацию о своём опыте и идеях повышения качества.
Главное, чтобы с пользой было.
Картинки:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Года три назад делал устройство с двумя ethernet портами на разъемах М12-4, и поддержкой PoE. Одним из требований была стойкость при воздействии МИП, НИП, ЭСД по самым высоким степеням жесткости по ГОСТ 51317.хх.
Так-же применял SRV05-4, подключал согласно даташиту. Плюсом разрядник перед трансформатором.
Испытания в лаборатории на ЭМС (по части работы Ethernet) прошел без замечаний. Помимо Ethernet`a у устройства был еще COM-порт. Вот с ним немного повозится пришлось, т.к. при стрельбе МИП`ам выжигали COM-порт на компьютере.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

P/S/
А вообще у BOURNS поищите документы по защите интерфейсов, там хорошие рекомендации по схемотехнике есть.
Например документ под названием "Protecting Ethernet Solutions Against Lightning Disturbances" на сайте www.bourns.com

Кхм, судя по схеме, линию RD- трансформатора вы не особо захотели защитить. ;-)

Для prig, в продолжение:

Пообщался с монтажниками, они подтвердили моё предположение - экранированный ethernet провод разделывают так: экран заворачивают на провод, при обжимке экранированного наконечника лепесток фиксации провода придавливается к экрану, что обеспечивает надежное соединение экрана провода к металлической части наконечника.
Есть еще суперспециальные наконечники - с ушком для неизолированного провода экрана, но они стоят 30 руб и не применяются массово.

Если не затруднит, подскажите, какую схему применили для RS232, стоит аналогичная проблема, но изоляторы ставить на полную конфигурацию получается громоздко и дорого. И главное, изоляторы проблему не решают, так как стандартная схема это digital isolator и обычный frontend.
Ну да, при испытаниях устройство выживет, но порт то все равно спалят. В общем нужна помощь.
Спасибо.

Да, посмотрел, действительно есть такие решения.
Если учесть, что последний раз искал что-то похожее лет 7-8 назад и ничего не нашёл, распространились такие рзъёмы сравнительно недавно.
Осталось понять, какими стандартами регламентируется их использование для Ethernet.
Разъём с экраном для Ethernet по витой паре упоминается только в 10GBASE-T, да и то, как один из вариантов (IEC 60603-7-5 screened), без всякой инфы по "землям".
Но 10GBASE-T мало кому интересен.

Проблема в том, что заземление экрана кабеля с двух сторон может оказаться сильно некорректным и далеко не безобидным.
Кстати, упоминвшееся выше заземление стального корда оптического кабеля явно напрашивается на категорию сомнительных и не соответствующих никаким стандартам.

Действительно на схеме ошибка )) похоже двинул провод, когда скриншот делал.

P/S/ Топологию проверил, там ошибок нет. Топология конечно, не самая удачная, но претензий к функционированию не было.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Строго говоря, брошенный провод от зенера - тоже не камильфо. Ну, да это ладно.
А в том, что касается эффективности такой защиты после трансформатора, то я полностью солидарен с sadat - толку от неё мало.
А в вашем случае, так вообще. Если что-то прилетит, зенер на 6В не защитит.
Уж лучше посадить этот вывод на питание. Тоже не вполне корректно, но Ethernet работать будет, и защита хоть сколько-нибудь поможет.

У меня был изолированный драйвер ADM3251E, схема защиты линий на супрессорах SMBJ24CA, и размыкателях TBU-CA. Типовая схема защиты интерфейсов в зависимости от требуемой степени жесткости приведена в документе "Bourns® TBU® High-Speed Protectors. Short Form Brochure".

В этом вопросе согласен вами. Уровень в 6В великоват для физики. Лучше подтянуть опору к питанию, хоть часть энергии туда уйдет.
Когда рисовал схему, сильно не задумывался над этим вопросом и делал все по даташиту. В частности рисунок 9, там для случая защиты порта Ethernet отсутствует подключение опоры на питание.

В вопросе эффективности защиты, и того где её ставить (после трансформатора или перед ним) все зависит от чего защищаемся. Если от статики и НИПов, думаю подойдет любой вариант. Если нужна защита от МИПов большой энергии, то Зенеры уже навряд ли помогут (у себя в схеме поставил разрядник). Если нужна защита от попадания молнии, то на уровне схемы не спасет никакая защита. Там должна прорабатываться многоступенчатая защита на уровне системы, и то без 100% гарантии.

В моем случае супрессорную сборку поставил после транса, т.к. использовался модуль инжектора питания Active PoE (IEEE 802.3af).
Как в этом случае будет работать супрессор без подключения опоры, и с разностью потенциалов между парами Tx/Rx = 48В?

Насколько смог понять, то в упоминавшейся Motorola Canopy (как и в оборудовании от Ubiquiti, Mikrotik) в основном используется Passive PoE. В таком варианте питание подается по неиспользуемым парам кабеля, без протокола согласования мощности. Поэтому там TVS-собрка стоит перед трансформатором.

Да, упомянутый супрессор на Active PoE не проходит. Я бы поискал что-то типа симметричного зенера на 2...3В с малой ёмкостью (м.б. сборка из двух встречных цепочек по 4 последовательных диода) для установки прямо на дифф. пару со стороны разъёма. Вместе с разрядниками должно работать неплохо.

А с Passive PoE явно легче, это да. Сделать защиту на SRV05-4 вполне корректным образом не слишком сложно. Я как раз подразумевал именно это в отношении Motorola Canopy.
Ну, м.б. только стоит поискать сборку на напряжение поменьше.

На питание кидать с "внешней цепи" тоже не особо корректно. Мне нравится вариант с независимым конденсатором параллельно встроенному стабилитрону (зенеру). Смысл в том, что для стабилитрона необходимо "время срабатывания", а с доп.конденсатором импульс будет вначале поглощен конденсатором, затем рассеян стабилитроном.

На счет POE по сигнальным проводам.
Лежат в ремонте Ubiquiti модули Nanobeam M5-400 (400 Мегабит), разработчики особо не заморачивались, поставили после трансформатора параллельно выходам физики AR8033 сдвоенные стабилитроны в корпусе SOT-23 с маркировкой AH5, анодом на землю. Уже год работают, особо не дохнут (исключая вандалов), главное - экранированный провод и контакт экрана в двух точках (т.к. POE).

Как заметил prig, только в случае POE экран несет положительную роль, в случае соединения разных устройств, питающихся от разных фаз сети (либо достаточно удаленных друг от друга) - общий контакт по экрану может давать непредсказуемые результаты.

Приветствую, коллеги! Покритикуйте пожалуйста мою трассировку. Это первый опыт трассировки гигабитного эзернета.





Посоветуйте пожалуйста, кто имеет опыт. Можно ли так соединять защитную диодную сборку к диф. линии? Нужно ли выравнивать длины диф пар, и на сколько допуск?

И еще здесь проскочила мысль, что в разъеме RG45 одна линия подключения трансформатора, короче другой на величину расположением падов, есть ли у кого подтверждение этого предположения?
Спасибо!

На материнской плате компа видел похожее
фото

Еще вопрос:

когда рассчитываю волновое сопротивление проводника для стандартного стека




значение ширины проводника в 50 Ом составляет 0,27мм, правильно ли я все рассчитал? И на сколько важно это сопротивление для не диф. линий интерфейса драйвера RGMII

Не считая поворотов почти 90гр без сглаживания у пинов разъема и чуть большей длины трасс чем надо- пойдет и заработает.



Можно- а вот землю супрессоров лучше сделать короче и толще.



То нужно попросить с завода прислать цифры для подтверждения.



Не надо таким бредом вводить людей в заблуждение- все в нем прекрасно и работает нормально.

Спасибо! Поправил.

Нет проблем остаться в одном слое всем парам, не оч хорошо уводить одну пару на другой слой, кстати там углы не поправили. И проверьте
прогой si9000 ваше волновое при таких толщинах проводников, добавив соответствующие толшины вашей маски, материала. Хотя волновое на этих частотах не столь критичено, но я бы не допусках таких крутых изгибов перед пятаками разъемов по многим причинам.