DP83848-HT：適用于嚴(yán)苛環(huán)境的以太網(wǎng)物理層收發(fā)器

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，以太網(wǎng)連接的需求日益增長(zhǎng)，對(duì)能在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作的以太網(wǎng)物理層收發(fā)器的需求也愈發(fā)迫切。德州儀器（TI）的DP83848-HT就是這樣一款專為嚴(yán)苛環(huán)境設(shè)計(jì)的高性能產(chǎn)品，下面我們就來詳細(xì)了解一下它。

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一、產(chǎn)品概述

DP83848-HT是一款單端口10/100 MB/S以太網(wǎng)物理層收發(fā)器，具有擴(kuò)展的溫度范圍（–55°C至150°C），能有效延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期。它采用低功耗的3.3 - V、0.18 - μm CMOS技術(shù)，典型功耗低于270 mW，擁有3.3 - V MAC接口自動(dòng)MDIX功能，適用于10/100 Mb/s網(wǎng)絡(luò)。此外，該產(chǎn)品還具備能量檢測(cè)模式、擴(kuò)展的產(chǎn)品變更通知以及產(chǎn)品可追溯性等特性。

二、產(chǎn)品特性

（一）電氣特性

1. 電源與電壓：電源電壓Vcc范圍為 - 0.5V至4.2V，直流輸入電壓VIN和輸出電壓VoUT范圍為 - 0.5V至Vcc + 0.5V。推薦的工作電源電壓為3V至3.6V。
2. 溫度范圍：工作結(jié)溫TJ范圍為 - 55°C至150°C，存儲(chǔ)溫度Tstg范圍為 - 65°C至150°C。
3. ESD防護(hù)：人體模型（HBM）的ESD額定值為 + 4000V，帶電設(shè)備模型（CDM）為 + 1000V，能有效抵抗靜電放電。
4. 電氣參數(shù)：輸入高電壓VIH在標(biāo)稱Vcc下為2V，輸入低電壓VIL最大為0.8V；輸入高電流IH和低電流IL最大為10 μA；輸出低電壓VoL在負(fù)載電流為4 mA時(shí)最大為0.4V，輸出高電壓VoH在負(fù)載電流為 - 4 mA時(shí)為Vcc - 0.5V。

（二）功能特性

1. 多協(xié)議支持：支持IEEE 802.3u MII、自動(dòng)協(xié)商和并行檢測(cè)、ENDEC、10BASE - T和100BASE - TX收發(fā)器及濾波器等功能，還集成了符合ANSI X3.263標(biāo)準(zhǔn)的TP - PMD物理子層，具備自適應(yīng)均衡和基線漂移補(bǔ)償功能。
2. 接口靈活：提供25 - MHz時(shí)鐘輸出、可配置的SNI接口、RMII Rev. 1.2接口以及MII串行管理接口（MDC和MDIO），方便與不同的設(shè)備進(jìn)行連接。
3. LED支持：可編程的LED支持鏈路、10/100 Mb/s模式、活動(dòng)和沖突檢測(cè)等狀態(tài)指示。
4. 錯(cuò)誤處理：具備無錯(cuò)誤操作能力，傳輸距離可達(dá)150米，還支持10/100 Mb/s數(shù)據(jù)包內(nèi)置自測(cè)試（BIST）。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

DP83848-HT適用于多種領(lǐng)域，包括汽車和交通運(yùn)輸、工業(yè)控制和工廠自動(dòng)化以及一般嵌入式應(yīng)用等。在這些領(lǐng)域中，它能憑借其出色的性能和穩(wěn)定性，為設(shè)備提供可靠的以太網(wǎng)連接。

四、詳細(xì)功能描述

（一）100BASE - TX收發(fā)器

1. 發(fā)送器：由代碼組編碼器和注入模塊、擾碼器（可旁路）、NRZ到NRZI編碼器以及二進(jìn)制到MLT - 3轉(zhuǎn)換器等功能模塊組成。代碼組編碼器將4位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為5位代碼組，擾碼器可降低輻射發(fā)射，NRZI編碼器和MLT - 3轉(zhuǎn)換器確保數(shù)據(jù)符合TP - PMD標(biāo)準(zhǔn)。
2. 接收器：包括模擬前端、數(shù)字信號(hào)處理器、信號(hào)檢測(cè)、MLT - 3到NRZI解碼器、NRZI到NRZ解碼器、串行到并行轉(zhuǎn)換器、解擾器、代碼組對(duì)齊模塊、鏈路完整性監(jiān)視器和不良SSD檢測(cè)器等功能模塊。模擬前端和數(shù)字信號(hào)處理器可對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償和處理，解擾器能恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，鏈路完整性監(jiān)視器確保建立穩(wěn)定的鏈路。

（二）10BASE - T收發(fā)器模塊

支持半雙工和全雙工模式，具備智能靜噪、沖突檢測(cè)、載波檢測(cè)、正常鏈路脈沖檢測(cè)/生成、自動(dòng)鏈路極性檢測(cè)和校正等功能。外部10BASE - T濾波器已集成在設(shè)備內(nèi)部，無需額外添加。

（三）復(fù)位操作

DP83848-HT包含內(nèi)部上電復(fù)位（POR）功能，正常工作時(shí)也可通過硬件或軟件進(jìn)行復(fù)位。硬件復(fù)位通過向RESET_N引腳施加至少1 μs的低脈沖實(shí)現(xiàn)，軟件復(fù)位則通過設(shè)置基本模式控制寄存器（BMCR）的復(fù)位位來完成。

（四）設(shè)備功能模式

支持MII模式、RMII模式和10 Mb串行網(wǎng)絡(luò)接口（SNI）模式。MII接口提供了數(shù)據(jù)收發(fā)的總線和控制信號(hào)，RMII模式使用50 MHz參考時(shí)鐘，減少了引腳數(shù)量，SNI模式則為10 Mb設(shè)備提供了簡(jiǎn)單的串行數(shù)據(jù)接口。

（五）編程功能

1. 自動(dòng)協(xié)商：可通過引腳控制或內(nèi)部寄存器訪問來控制自動(dòng)協(xié)商功能，支持四種以太網(wǎng)協(xié)議（10 Mb/s半雙工、10 Mb/s全雙工、100 Mb/s半雙工和100 Mb/s全雙工），能自動(dòng)選擇最高性能的協(xié)議。
2. 自動(dòng)MDIX：默認(rèn)啟用，可通過引腳或PHYCR寄存器進(jìn)行配置，利用自動(dòng)協(xié)商確定數(shù)據(jù)傳輸和接收的正確配置。
3. PHY地址：DP83848-HT可通過引腳設(shè)置32種可能的PHY地址，地址信息在設(shè)備上電和硬件復(fù)位時(shí)被鎖存到PHYCR寄存器中。
4. LED接口：支持三種可配置的LED引腳，可用于指示鏈路狀態(tài)、速度、活動(dòng)和沖突等信息。

五、設(shè)計(jì)與布局建議

（一）時(shí)鐘要求

DP83848-HT支持外部CMOS級(jí)振蕩器源或晶體諧振器設(shè)備。在MII模式下，可使用25 - MHz晶體或振蕩器；在RMII模式下，需使用50 - MHz振蕩器。

（二）磁學(xué)元件

磁學(xué)元件對(duì)PHY性能有很大影響，建議使用包含隔離變壓器和集成共模扼流圈的磁學(xué)元件，以降低EMI。

（三）電源反饋電路

為確保DP83848-HT正常工作，應(yīng)在設(shè)備的PFBOUT引腳附近放置10 μF（鉭電容）和0.1 μF的并聯(lián)電容，PFBIN1和PFBIN2引腳需連接到PFBOUT引腳，并各接一個(gè)0.1 μF的小電容。

（四）電源管理

設(shè)備的Vdd電源引腳應(yīng)使用低阻抗的0.1 - μF表面貼裝電容進(jìn)行旁路，PCB應(yīng)至少有一個(gè)實(shí)心接地平面和一個(gè)實(shí)心Vdd平面，以提供低阻抗的電源和返回路徑。

（五）布局準(zhǔn)則

1. 應(yīng)將49.9 - Ω、1%的電阻和0.1 - μF的去耦電容放置在PHYTER TD±和RD±引腳附近，并直接連接到Vdd平面。
2. 避免在所有信號(hào)跡線上出現(xiàn)短截線，尤其是差分信號(hào)對(duì)。
3. 差分信號(hào)對(duì)的跡線長(zhǎng)度應(yīng)相互平行且匹配，以減少延遲差異和共模噪聲。
4. 所有高速數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)具有50 - Ω的受控阻抗，差分信號(hào)對(duì)應(yīng)具有100 - Ω的差分受控阻抗。
5. 信號(hào)跡線不應(yīng)跨越平面分割，以免影響信號(hào)質(zhì)量和產(chǎn)生EMI問題。

六、總結(jié)

DP83848-HT以其卓越的性能、豐富的功能和靈活的接口，為電子工程師在設(shè)計(jì)以太網(wǎng)連接設(shè)備時(shí)提供了一個(gè)可靠的選擇。無論是在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境還是復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)中，它都能發(fā)揮出出色的作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，工程師們應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇時(shí)鐘源、磁學(xué)元件和電源管理方案，同時(shí)遵循布局準(zhǔn)則，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用類似的以太網(wǎng)物理層收發(fā)器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。