DP83848-HT：适用于严苛环境的以太网物理层收发器

在当今的电子设备中，以太网连接的需求日益增长，对能在恶劣环境下稳定工作的以太网物理层收发器的需求也愈发迫切。德州仪器（TI）的DP83848-HT就是这样一款专为严苛环境设计的高性能产品，下面我们就来详细了解一下它。

文件下载：dp83848-ht.pdf

一、产品概述

DP83848-HT是一款单端口10/100 MB/S以太网物理层收发器，具有扩展的温度范围（–55°C至150°C），能有效延长产品的生命周期。它采用低功耗的3.3 - V、0.18 - μm CMOS技术，典型功耗低于270 mW，拥有3.3 - V MAC接口自动MDIX功能，适用于10/100 Mb/s网络。此外，该产品还具备能量检测模式、扩展的产品变更通知以及产品可追溯性等特性。

二、产品特性

（一）电气特性

1. 电源与电压：电源电压Vcc范围为 - 0.5V至4.2V，直流输入电压VIN和输出电压VoUT范围为 - 0.5V至Vcc + 0.5V。推荐的工作电源电压为3V至3.6V。
2. 温度范围：工作结温TJ范围为 - 55°C至150°C，存储温度Tstg范围为 - 65°C至150°C。
3. ESD防护：人体模型（HBM）的ESD额定值为 + 4000V，带电设备模型（CDM）为 + 1000V，能有效抵抗静电放电。
4. 电气参数：输入高电压VIH在标称Vcc下为2V，输入低电压VIL最大为0.8V；输入高电流IH和低电流IL最大为10 μA；输出低电压VoL在负载电流为4 mA时最大为0.4V，输出高电压VoH在负载电流为 - 4 mA时为Vcc - 0.5V。

（二）功能特性

1. 多协议支持：支持IEEE 802.3u MII、自动协商和并行检测、ENDEC、10BASE - T和100BASE - TX收发器及滤波器等功能，还集成了符合ANSI X3.263标准的TP - PMD物理子层，具备自适应均衡和基线漂移补偿功能。
2. 接口灵活：提供25 - MHz时钟输出、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），方便与不同的设备进行连接。
3. LED支持：可编程的LED支持链路、10/100 Mb/s模式、活动和冲突检测等状态指示。
4. 错误处理：具备无错误操作能力，传输距离可达150米，还支持10/100 Mb/s数据包内置自测试（BIST）。

三、应用领域

DP83848-HT适用于多种领域，包括汽车和交通运输、工业控制和工厂自动化以及一般嵌入式应用等。在这些领域中，它能凭借其出色的性能和稳定性，为设备提供可靠的以太网连接。

四、详细功能描述

（一）100BASE - TX收发器

1. 发送器：由代码组编码器和注入模块、扰码器（可旁路）、NRZ到NRZI编码器以及二进制到MLT - 3转换器等功能模块组成。代码组编码器将4位数据转换为5位代码组，扰码器可降低辐射发射，NRZI编码器和MLT - 3转换器确保数据符合TP - PMD标准。
2. 接收器：包括模拟前端、数字信号处理器、信号检测、MLT - 3到NRZI解码器、NRZI到NRZ解码器、串行到并行转换器、解扰器、代码组对齐模块、链路完整性监视器和不良SSD检测器等功能模块。模拟前端和数字信号处理器可对信号进行补偿和处理，解扰器能恢复原始数据，链路完整性监视器确保建立稳定的链路。

（二）10BASE - T收发器模块

支持半双工和全双工模式，具备智能静噪、冲突检测、载波检测、正常链路脉冲检测/生成、自动链路极性检测和校正等功能。外部10BASE - T滤波器已集成在设备内部，无需额外添加。

（三）复位操作

DP83848-HT包含内部上电复位（POR）功能，正常工作时也可通过硬件或软件进行复位。硬件复位通过向RESET_N引脚施加至少1 μs的低脉冲实现，软件复位则通过设置基本模式控制寄存器（BMCR）的复位位来完成。

（四）设备功能模式

支持MII模式、RMII模式和10 Mb串行网络接口（SNI）模式。MII接口提供了数据收发的总线和控制信号，RMII模式使用50 MHz参考时钟，减少了引脚数量，SNI模式则为10 Mb设备提供了简单的串行数据接口。

（五）编程功能

1. 自动协商：可通过引脚控制或内部寄存器访问来控制自动协商功能，支持四种以太网协议（10 Mb/s半双工、10 Mb/s全双工、100 Mb/s半双工和100 Mb/s全双工），能自动选择最高性能的协议。
2. 自动MDIX：默认启用，可通过引脚或PHYCR寄存器进行配置，利用自动协商确定数据传输和接收的正确配置。
3. PHY地址：DP83848-HT可通过引脚设置32种可能的PHY地址，地址信息在设备上电和硬件复位时被锁存到PHYCR寄存器中。
4. LED接口：支持三种可配置的LED引脚，可用于指示链路状态、速度、活动和冲突等信息。

五、设计与布局建议

（一）时钟要求

DP83848-HT支持外部CMOS级振荡器源或晶体谐振器设备。在MII模式下，可使用25 - MHz晶体或振荡器；在RMII模式下，需使用50 - MHz振荡器。

（二）磁学元件

磁学元件对PHY性能有很大影响，建议使用包含隔离变压器和集成共模扼流圈的磁学元件，以降低EMI。

（三）电源反馈电路

为确保DP83848-HT正常工作，应在设备的PFBOUT引脚附近放置10 μF（钽电容）和0.1 μF的并联电容，PFBIN1和PFBIN2引脚需连接到PFBOUT引脚，并各接一个0.1 μF的小电容。

（四）电源管理

设备的Vdd电源引脚应使用低阻抗的0.1 - μF表面贴装电容进行旁路，PCB应至少有一个实心接地平面和一个实心Vdd平面，以提供低阻抗的电源和返回路径。

（五）布局准则

1. 应将49.9 - Ω、1%的电阻和0.1 - μF的去耦电容放置在PHYTER TD±和RD±引脚附近，并直接连接到Vdd平面。
2. 避免在所有信号迹线上出现短截线，尤其是差分信号对。
3. 差分信号对的迹线长度应相互平行且匹配，以减少延迟差异和共模噪声。
4. 所有高速数据信号应具有50 - Ω的受控阻抗，差分信号对应具有100 - Ω的差分受控阻抗。
5. 信号迹线不应跨越平面分割，以免影响信号质量和产生EMI问题。

六、总结

DP83848-HT以其卓越的性能、丰富的功能和灵活的接口，为电子工程师在设计以太网连接设备时提供了一个可靠的选择。无论是在严苛的工业环境还是复杂的嵌入式系统中，它都能发挥出出色的作用。在实际设计过程中，工程师们应根据具体的应用需求，合理选择时钟源、磁学元件和电源管理方案，同时遵循布局准则，以确保设备的稳定性和可靠性。你在使用类似的以太网物理层收发器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。