ADIN1200可靠的工业低功耗10 Mbps和100 Mbps以太网PHY技术手册

概述
ADIN1200是一款具有低延迟特性的低功耗、单端口、10 Mbps和100 Mbps以太网收发器，设计用于工业以太网应用

此设计集成了高能效以太网(EEE)物理层器件(PHY)内核以及相关的通用模拟电路、输入和输出时钟缓冲、管理接口和子系统寄存器以及媒介访问控制(MAC)接口和控制逻辑，以便管理复位、时钟控制以及引脚配置。
数据表：*附件：ADIN1200可靠的工业低功耗10 Mbps和100 Mbps以太网PHY技术手册.pdf

ADIN1200采用5 mm × 5 mm、32引脚引脚架构芯片级封装(LFCSP)，且假设使用3.3 V MAC接口电源，可采用3.3 V单电源供电。为实现最大的系统级设计灵活性，通过单独的VDDIO电源可以对管理数据输入/输出(MDIO)和MAC接口电源电压进行配置，而不考虑ADIN1200上的另一个电路并在1.8 V、2.5 V或3.3 V下工作。上电时，ADIN1200保持在硬件复位状态，直至每个电源已超过其最小上升阈值且电源良好为止。通过监视电源以检测一个或多个电源电压是否低于最小下降阈值，并将器件保持在硬件复位状态直到电源恢复并满足上电复位(POR)电路要求，才能提供掉电保护。

MII管理接口（也称为MDIO接口）在主机处理器或MAC和ADIN1200之间提供双线式串行接口，以便访问PHY内核管理寄存器中的控制和状态信息。该接口与IEEE^®^ 802.3^™^标准第22和45条管理帧结构兼容。

ADIN1200可支持最长180米电缆。

请注意，在整篇数据手册中，多功能引脚（如XTAL_I/CLK_IN/REF_CLK）由整个引脚名称或引脚的单个功能表示，例如XTAL_I即表示仅与此功能相关。

应用

• 工业自动化
• 过程控制
• 工厂自动化
• 机器人和运动控制
• 楼宇自动化
• 测试与测量
• 工业物联网(IoT)

特性

• 10BASE-Te/100BASE-TX IEEE^®^ 802.3^™^兼容
• MII、RMII和RGMII MAC接口
• 100BASE-TX RGMII延迟发射：<124 ns，接收 <250 ns
• 100BASE-TX MII延迟发射：<52 ns，接收 <248 ns
• EMC测试标准
  • IEC 61000-4-5浪涌(±4 kV)
  • IEC 61000-4-4电快速瞬变(EFT) (±4 kV)
  • IEC 61000-4-6传导抗扰度(10 V)
  • EN55032电磁辐射骚扰（A类）
  • EN55032传导发射（A类）
• 使用多电平引脚绑定的非托管配置
• EEE符合IEEE 802.3az标准
• 数据包起始检测支持IEEE 1588时间戳
• 增强型链路检测
• 可配置LED
• 晶振/时钟输入：25 MHz
• 25 MHz/125 MHz同步时钟输出
• 小型封装和宽温度范围
  • 5 mm × 5 mm、32引脚LFCSP
  • 额定工作温度范围：-40°C至+105°C和−40°C至85°C
• 低功耗
  • 139 mW（对于100BASE-TX）
  • MAC接口VDDIO电源电压：3.3 V/2.5 V/1.8 V
  • 利用3.3 V VDDIO实现单电源供电
  • 集成电源监控和POR

框图

时序特征

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

ADN1200是一款低功耗、稳定的单端口10Mbps和100Mbps以太网收发器，具有低延迟特性，主要为工业以太网应用而设计。该器件集成了节能以太网（EEE）PHY内核以及所有常见的模拟电路，包括输入和输出时钟缓冲、管理接口和子系统寄存器，以及用于管理复位、时钟控制和硬件引脚配置的MAC接口控制逻辑。

ADN1200通过外部变压器直接与双绞线介质连接，能够支持电缆长度扩展至180米，传输速率为100Mbps和10Mbps。

选择10Mbps速率时，器件默认以10BASE - Te模式工作，采用10BASE - Te传输电平。可通过软件将ADN1200配置为使用更大的10BASE - T传输电平的10BASE - T模式。唯一的区别在于10BASE - Te和10BASE - T模式下的传输电平。将配置为10BASE - Te的电缆与10BASE - T的PHY相连时，假定为正常的Cat5电缆。

ADN1200提供了一系列诊断功能，使用户能够在运行期间或链路断开时分析链路质量。

图20展示了主通道模块的简化概览。以下部分将对每个模块进行描述。

模拟前端（AFE）

AFE级由混合级、可编程增益放大器（PGA）和模数转换器（ADC）组成。混合级的功能是去除双绞线上输入信号中的共模信号，从而允许全双工操作。PGA级在信号到达ADC之前对其进行缩放。增益斜率根据ADC的输出进行控制和调整，以确保施加到ADC的信号在其范围内达到最大值。

物理介质连接（PMA）

PMA模块由前馈均衡器（FFE）级组成，可去除符号间干扰（ISI）。

以太网电缆的双绞线内部未相互屏蔽。因此，一对线上传输的信号会耦合到其他对线上。当发射器与线路不匹配或电缆连接器存在问题时，会观察到反射，表现为回波。输出和串扰估计值由均衡器进行控制。

基线漂移是外部变压器在低频下衰减的结果。当多个符号连续传输时，接收器处的信号会降低。基线漂移模块会监测并进行校正，以降低接收到符号错误的可能性。

发送功能

100BASE - TX模式

在100BASE - TX模式下，4位数据首先编码为5位串行比特流，速率为125Mbps。然后，该比特流发送到串并转换器，转换为三电平多电平传输（MLT3）格式，由PMA进行传输。

10BASE - Te模式

在10BASE - Te模式下，PHY发送和接收曼彻斯特编码数据。

接收功能

100BASE - TX模式

PMA在解扰和5位到4位解码后，将接收到的三电平MLT3序列解码为4位数据。

10BASE - Te模式

核心模块对接收的曼彻斯特编码信号进行解码。