使用分立以太网磁性器件构建HR911130引脚兼容RJ45模块

本项目没能达到预期目的，仍具有较大参考价值

接下来的内容首先是实际的应用情况，然后是对分立变压器以太网方案介绍。

前段时间想做以太网供电(Power Of Ethernet)，发现需要在变压器的中心抽头部分接线，

而集成网络变压器的RJ45模块这些抽头是没有引出线来的。

无意中得知这世上还有分立变压器以太网方案，决定深入了解一下。
然后发现这些脉冲变压器(PULSE TRANSFORMER)中，有些是针对10G BASE-T以太网应用的。

俺寻思10G不至于是假的，但能不能用成10G要打一个大大问号。抛开Power不谈，Ethernet的部分也得先试试再说，手头有一些剩下的使用集成RJ45模块的板子，正好拿来测试一下。
所以要从911130引脚封装中，通过分立以太网磁性器件，然后连接RJ45，也就有了本项目。

为了更全面测试，同时打样了柔性板和FR4板，然后就翻车了。

实际测试的中，5个模块仅一个走通100M以太网，也就是似乎通了一进一出两对差分线。
失败的部分，经反复重新焊接，电阻值测量正常但就是不通。走通100M的，重新焊了一下也不能用了，不能确定是焊接方式不当还是其他因素。

本项目失败以后，眼看一计不成，心头又生二计。
手头有RTL8153和RTL8153B以及LAN7800的设计，并非使用LCEDA设计但在嘉立创打样验证过(顺带一提LAN7800是真贵)。

先把本项目的走线直接搬到在RTL8153-VC-CG和RTL8153B-VB-CG方案的板上，然后又拿LAN7800板子改出来了一个RTL8156BG板子(就结果来说，除了尺寸都改了)。

经测试，两款1000M带宽的以太网芯片，RTL8153B发送和接收都在990M左右，

RTL8153接收的情况一样，发送也就950M不到，偶尔波动一下运气不好直接900M出头，和之前的使用集成rj45模块的情况一致，不知道是芯片本身的设计如此，还是驱动缺陷或者兼容性问题。

注：在RTL8156BG、RTL8153和RTL8153B的测试中，都是使用虚拟机分配USB以太网桥接设备，用网线连接电脑RJ45与板载英特尔I226v，在传输数据时，从任务管理器观察到网络带宽的。

由此推测走线应该满足1000M以太网最低要求，做成兼容911130引脚的模块却不能工作的主要原因还在其他地方。

心里有底以后，掏出来手头还没焊的RTL8156BG板子，准备买一个RTL8156BG-CG焊上看看。
正好赶上会员日活动，立创商城怕我没钱买，还扔了点优惠券给我，这下不买不行了。
买了俩，目前焊了其中一个。工作的时候热得很，跟8153那俩哥们完全不一个等级，焊的时候残留的点助焊剂都散发着迷人的清香挥发殆尽。
由于手册中对led引脚的说明写的不清不楚，按照led引脚的名称猜功能，做出来成品很有可能不是想要的结果。为了留有修改的余地，又得在设计时保留选焊电阻、跳线或飞线焊盘。而经历完首次使用，确定最佳方案后，即使猜对了，这部分保留设计又得去掉。所以留下来没焊的那个，准备留到第二版，到时候可以看看是两个都这么热，还是只有目前焊好那个这么热。

现在来看实际测试，

RTL8156BG接收基本稳定在2.5G，发送不知道为什么在2.4G和2.3G之间波动(难道2.37G?)，我这边驱动的版本不多，三个版本都一样。

比较诡异的是，当RTL8156BG发送是2.4G的时候,另一端I226v的接收是2.5G，RTL8156BG接收是2.5G的时候，I226v发送同为2.5G。而此前RTL8153发送950M时，I226v的接收也是950M。
都说英特尔的2.5G方案i225、i226俩兄弟全是大坑、不如螃蟹，RTL8156系列刚出来的时候本身也是槽点满满，另一方面我这边的以太网变压器设计处于评估阶段，虚拟机分配USB设备也难保没有缺陷，不知道锅落谁家。等第二版做出来，拿两个RTL8156BG对测看看，到时候我也找点专业的测试工具。

之前看到好几个人直接拿911130做RTL8156B(非RLT8156BG)项目，最后无一例外卡在2.37G这个奇怪的数字上。同一时期使用RTL8156B的商品测评，五花八门，还有2G出头的不知道让谁宰了，但是其中也有达到2.5G的，至少接收到了，发送速率弱于接收似乎是通病。停在2.37G的，好像就咱们这帮画电路板的同仁们。
俺寻思可能911130是按照100米内保有1000M带宽设计的，如果拿一根半米都不到的网线测试，就能让8156跑出来这个数。没有依据，全凭个人揣测。

也就是说，本项目的"使用分立以太网磁性器件"的部分成功了，"构建HR911130引脚兼容RJ45模块"的部分破产了
这里还是要说明一下，验证成功的板子是四层板，做报废的本项目用的是两层板工艺。不过众所周知所谓差分、阻抗、参考平面之类的，即便是一团糟糕，无非也就性能下降、损失带宽，通常不至于直接不通，更何况姑且还是绕了个等长出来，底层走线也尽量保留完整铜皮了。

RTL8153和RTL8153B的板子单纯只是改成使用分立以太网变压器，其余照比其他8153项目并无出彩的地方。考虑到现在集成1000M网络变压器的RJ45模块不缺，如果不是像我这样想搞POE，完全没必要，然而前面这一大堆只是POE的E部分，最多也就是让O有了可行性，P的部分，P都没有(粗鄙之语)，也就是说参考价值仅限于phy出来连接分立变压器、过共模电感到RJ45的部分。
设计时由于USB网桥芯片要分别连接USB和RJ45，不太想一个连接座在正面另一个连接座跑背面，所以后续只使用了不需要翻面的卡扣朝下RJ45座。而使用卡扣朝上RJ45座的走线曾经跑通过一次100M，大概率也是能用的，毕竟没有太大区别。

不如索性把这个发布出来，最起码包含两种走线。

标题的分立以太网磁性器件，也就是本项目中使用的脉冲变压器，其实很早之前就有了。专为以太网应用设计的脉冲变压器，具有诸如体积小、速率高、价格友好等特点，则相对较晚出现。随之而来的使用脉冲变压器的分立磁性器件以太网方案，以及5G BASE-T、10G BASE-T规格的器件流行，则是最近几年的事。给人一种感觉，内置变压器集成模块只到1G(2.5G的有但是买不到)，2.5G开始，分立器件方案将逐渐成为主流，毕竟网络变压器模块是又大又贵。

这里要说一下，单纯只是分立器件以太网方案的话，很久以前有个电容方案(2009之前)，据说更久以前还有个电感方案，没找到资料。

这些都是以太网无变压器(Ethernet Transformerless)方案，和本项目有本质区别，大家不要弄错。

电容以太网无变压器方案，和名字一样，最初是为了解决两个芯片把以太网phy接到一起不能正常工作的问题。大体如图：

包括现在的新器件在内，把两个芯片的以太网phy直接连到一起，有些器件能正常进行以太网通讯，有些则不能或是工作不稳定，需要至少按照上图接电容耦合一下。貌似还有一少部分器件接电容也没用。

根据描述，两端phy在同一块电路板，直接连到一起能正常以太网通讯的概率相对较高，反之没有耦合器件很难跨板通讯。
也就有了

资料由于年代关系，大部分都以10M和100M为例，不知道在1000M表现怎么样，但有一说一省时省力又省钱。即使如此以太网无变压器方案一直没能成为主流，现如今也并不常见，推测应该有不可接受的缺陷在。

与之相对的，本项目是以太网有变压器方案。
以太网有变压器方案，说白了就是这样的

很熟悉吧，甚至911130内部，也是这样的

RJ45连接共模电感，共模电感另一端连接脉冲变压器，而这个变压器呢，不是自己绕的，也是不是拿其他器件凑的，说白了，也得买。
立创就有，不知道为什么有的被分为了网络变压器，有的分为了脉冲变压器，在得捷和贸泽上这些都统一归为脉冲变压器(PULSE TRANSFORMER)。

本项目最终采用了MA021G00，变压器两头引脚间距，和2012(英制0805)的共模电感接近，这就意味着可以直接两边各拉一条直线完成变压器和共模电感的连接，后续usb网桥板也是相同器件。
如下图所式，画圈的是其中一对线中变压器和共模电感的连接

最最重要的是，占用面积只比911130长出半个RJ45，如果把电容甩到背面或者绕开数据线，则只长出四分之一个RJ45。

是不是高兴坏了，哼哼O(∩_∩)O~~

焊的时候就笑不出来了

另外提醒一下，变压器线圈两端电阻大概1.2Ω，两端各接上共模电感一路以后，总电阻大概2Ω出头。十分建议焊完测量一下，不光是为了防止虚焊、连焊之类的，我在实际焊接后，就发现过电阻不对的，其中一个是共模电感器件本身短路(4脚之间电阻皆为0)，不知道是不是线圈线皮融化导致全连到一起了，还有一个是脉冲变压器其中一边两端电阻只有0.5Ω多点，但同时还各自与中心抽头保有0.5到0.6Ω阻值，也不知道为什么会这样。
众所周知原装器件在编带里都是好的，但焊完以后脉冲变压器和共模电感可能就变成坏的了，除此之外之前试图抢救"HR911130引脚兼容RJ45模块"时，因反复拆装，脉冲变压器引脚有从外壳脱落的。
总而言之，这东西对焊接技术有一定要求。

在最后，关于4对差分线的阻抗，并没有计算阻抗然后去匹配，但做了等长、等宽，尽量保持等距。

由于我无论如何都想碰触到这样走线的极限，或者说想试试什么情况下这样走线行不通，直到碰壁之前还会这样走线一段时间。
如果用到本项目又不能接受肤浅处理差分信号对的话，建议自行匹配阻抗。

目前在立创开源硬件平台发布的RTL8156板子的项目中，使用以太网分立变压器的、测试跑满2.5G的，我应该是第一个。

详见 分立变压器2.5G以太网RTL8156BG芯片USB3.0网桥