Bob Smith 종단 처리가 이더넷 회로에 적합한가?

제 회사가 이더넷 관련 첫 작업을 받았을 때부터, 우리는 항상 "Bob Smith"를 열정적으로 사용해왔습니다. 그러나 Signal Integrity Journal에 이더넷 접지에 관한 기사를 쓰라는 요청을 받기 전까지는 이더넷 회로에서 Bob Smith 종단에 대해 다시 생각해볼 기회가 없었습니다. 인터넷을 뒤져보기 시작하면서, Bob Smith 종단에 대한 몇 가지 이의를 발견하기 시작했습니다. 이러한 이의 중 일부는 순전히 개념적인 것이었고, 다른 일부는 데이터로 뒷받침되었습니다.

이 문제가 이렇게 논란의 여지가 많다는 것에 놀랐습니다; 많은 설계자들이 스미스 씨가 완전히 틀렸다고 주장하는 반면, 다른 이들은 항상 스미스 씨를 따르며 문제가 없는 것처럼 보입니다. 그렇다면 누가 옳은 것일까요? 이것이 애플리케이션 노트가 나쁜 설계 조언을 밀어붙이고 모두가 따라가는 그런 경우인가요, 아니면 맥락에서 벗어난 정당한 설계 지침인가요?

불행히도, 애플리케이션 노트는 Bob Smith 종단을 설명하는 데 있어서 매우 형편없는 일을 합니다. 만약 그들이 설명을 시도한다면 말이죠. 저는 Bob Smith를 옹호하지 않는 애플리케이션 노트를 본 적이 없습니다. 하지만 이 블로그에서 대부분의 고급 설계자들이 언급했듯이, 애플리케이션 노트는 무조건 신뢰해서는 안 됩니다. 이더넷 회로에서의 Bob Smith 종단 문제를 좀 더 자세히 살펴봅시다.

Bob Smith 종단이란 무엇인가?

Bob Smith에 의해 처음 특허를 받은 이 용어는 이더넷 라우팅에서 사용되는 공통 모드 초크의 중심 탭을 종단하기 위한 일정한 저항기 세트를 말합니다. 이더넷 PHY와 별도의 자기 회로 사이를 라우팅할 때, 이 종단 방식은 자기 회로에서 사용되는 변압기의 중심 탭을 접지하기 위해 사용됩니다. 이는 이더넷 라우팅에서 PHY 측에서 커넥터 측으로 전달될 수 있는 공통 모드 노이즈에 대한 싱크를 제공하기 위해 사용된다는 점에 유의하십시오.

Bob Smith 종단은 네 개의 75 옴 저항기(수신용 2개, 송신용 2개)와 커패시터를 사용하여 시스템 내 접지 지점으로의 임피던스 매칭 경로를 제공합니다. 어떤 애플리케이션 노트를 읽느냐에 따라, 접지 지점은 섀시 접지에서 아날로그 접지까지 다양하다는 것을 알 수 있으며, 이는 접지 및 계획과 관련된 다른 신호 무결성 문제인 혼합 신호 반환 경로와 관련이 있습니다.

아래 이미지는 100 Mbps 이더넷 링크에 대한 변압기 중심 탭에 Bob Smith 종단이 적용된 자기 회로를 보여줍니다. Bob Smith 회로 종단 방식은 빨간색으로 윤곽이 그려져 있습니다. C3는 시스템의 대역폭에 따라 1 nF에서 4.7 nF까지 다양합니다.

위의 회로를 살펴보면, 중심 탭을 접지에 연결하는 것이 공통 모드 잡음 감소에 필요해 보입니다. 일부 공통 모드 방출을 접지로 전환함으로써, 시스템의 전체 공통 모드 거부 비율(CMRR)을 효과적으로 증가시켰습니다. 이는 접지로 돌아가는 손실이 가능한 한 낮아야 함을 의미합니다. 여기서 Bob Smith 회로 종단에 대한 이의가 제기됩니다.

Bob Smith 종단에 대한 이의

52.3 옴 대 75 옴

저는 Jim Satterwhite를 만난 적도 없고, Bob Smith의 업적을 조사하기 전까지 그의 이름을 들어본 적도 없습니다. Jim은 Bob Smith 회로 종단 방식이 최적이 아니며, 다른 종단 방식을 사용해야 한다고 주장하는 가장 많이 인용된 저자일 것입니다. 여기에서 그의 주제에 대한 기사를 읽을 수 있습니다. 그의 해결책은 간단합니다: 75 옴 저항 대신 52.3 옴 저항을 사용하세요.

매우 간단하게, 새터화이트의 이의 제기는 밥 스미스의 종단 방식이 일반적인 UTP 케이블의 차동 임피던스가 145 옴이라면 최적일 것이라는 것입니다. 분명히 이는 이더넷 케이블에서 사용되는 100 옴의 차동 임피던스보다 훨씬 높습니다. 새터화이트는 UTP 케이블 내의 단일 차동 쌍과 다른 구성의 임피던스를 측정하고 지정된 특성 및 차동 임피던스를 검색했지만, 그가 측정한 것을 실제로 인식하지 못한 것 같습니다.

그런 다음 새터화이트는 자신의 방식과 원래 밥 스미스 회로 종단 방식의 반환 손실 값을 비교했고, 그의 제안된 방식이 시스템 접지로 들어오는 공통 모드 전류에 대해 약 10 dB 더 적은 반환 손실을 제공한다는 것을 발견했습니다. 이것은 분명히 개선된 것입니다; 더 적은 공통 모드 노이즈가 반사되고, 이 시스템 부분과 UTP 케이블 자체에서 더 적은 공통 모드 EMI를 기대할 수 있습니다. 다음에 발생하는 것은 이 노이즈의 반환 경로를 시스템 접지 위의 페라이트에서 멀리 유지하는 것에 달려 있으며, 이는 SI 커뮤니티로부터 자체적인 일련의 이의 제기를 불러일으켰습니다.

본너트의 연구

온라인 PCB 설계 포럼을 살펴보면, 다른 설계자들이 Royce Bohnert의 연구를 인용하는 것을 볼 수 있습니다. 그는 Bob Smith 종결 방식(75 옴 저항), Jim Satterwhite의 수정된 방식(52.3 옴 저항), 그리고 전혀 종결을 하지 않은 경우가 반환 손실 측정에서 차이를 나타내지 않는 것으로 보였다고 밝혔습니다. Bohnert의 발표로 연결된 원래 링크는 더 이상 안전하지 않지만, 여기에서 원본 발표의 PDF를 다운로드할 수 있습니다.

누가 옳은가?

이의 제기에도 불구하고, 이러한 토폴로지를 사용할 때 52.3 옴이든 75 옴이든 종결 네트워크를 사용하지 않을 이유를 보지 못합니다. 의심스러울 때는, 당신의 초크와 제안된 종결 방법으로 간단한 시뮬레이션을 실행해 보는 것이 해롭지 않습니다. 당신은 Satterwhite의 주장이 옳고 75 옴 대신에 52.3 옴을 종결 네트워크에 사용하는 것이 더 나은 선택일 수 있다는 것을 발견할 수 있습니다. 올바른 설계 도구를 사용하면, 구체적인 구성 요소 모델을 사용하여 회로도에서 직접 SPICE 시뮬레이션을 실행하고 어떤 종결 네트워크가 당신에게 적합한지 결정할 수 있습니다. 시뮬레이션에서 커패시터를 포함하는 것을 잊지 마세요!

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