DP83848Q-Q1：高性能10/100-Mbps以太网物理层收发器解析

在当今这个对以太网连接需求不断攀升的时代，以太网设备面临着越来越严苛的使用环境。德州仪器（TI）推出的DP83848Q-Q1以太网物理层收发器，凭借其卓越的性能和广泛的适用性，成为了应对这些挑战的理想之选。下面就为大家详细介绍这款产品。

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1. 产品概述

1.1 产品特性

DP83848Q-Q1具有众多令人瞩目的特性。它通过了AEC-Q100 Grade 2认证，能够在 -40°C至105°C的极端温度环境下稳定工作，这使得它在汽车、运输以及工业控制等对温度要求苛刻的领域中表现出色。

该产品采用低功耗的3.3-V、0.18-µm CMOS技术，典型功耗低于270 mW，非常适合低功耗应用场景。它集成了符合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，能够有效提高信号传输的质量。

此外，DP83848Q-Q1还支持Auto-MDIX功能，可自动选择MDI或MDIX模式，同时支持IEEE 802.3u Auto-Negotiation和并行检测，能自动选择最佳的工作模式。它提供了RMII Rev. 1.2接口（可配置）和MII串行管理接口，方便用户进行灵活的配置和管理。

1.2 应用领域

DP83848Q-Q1的应用范围十分广泛，涵盖了汽车和运输、工业控制和工厂自动化以及一般嵌入式应用等多个领域。在汽车领域，它可用于车载网络通信，确保车辆各个系统之间的稳定数据传输；在工业控制中，它能为工厂自动化设备提供可靠的以太网连接，实现设备之间的高效协同工作。

1.3 详细描述

随着对以太网连接需求的应用数量不断增加，以太网设备需要在更恶劣的环境中运行。DP83848Q-Q1正是为满足这些新应用的挑战而设计的。它不仅能在极端温度下正常工作，还具备增强的ESD保护功能，提供MII或RMII接口选择，为MPU的选择提供了更大的灵活性。

2. 引脚配置与功能

DP83848Q-Q1的引脚分为多个接口类别，包括串行管理接口、MAC数据接口、时钟接口、LED接口、复位接口、 strap选项、10/100 Mb/s PMD接口、特殊连接引脚以及电源和接地引脚。

2.1 引脚布局与分配

其引脚布局和分配在文档中有详细说明，不同的引脚具有不同的功能和类型，如输入、输出、输入/输出、开漏等。在使用时，需要根据具体的应用需求进行合理的连接和配置。

2.2 各接口功能

• 串行管理接口：由MDC和MDIO引脚组成，MDC为管理数据时钟，最大时钟速率为25 MHz；MDIO为双向管理指令/数据信号，需要一个1.5 kΩ的上拉电阻。
• MAC数据接口：包括TX_CLK、TX_EN、TXD、RX_CLK、RX_DV、RX_ER、RXD、CRS/CRS_DV和COL等信号引脚，用于实现数据的传输和接收。不同的速率模式下，这些引脚的工作频率和功能会有所不同。
• 时钟接口：X1为晶体/振荡器输入，可连接25 MHz或50 MHz的时钟源；X2为晶体输出；CLK_OUT可提供25 MHz或50 MHz的时钟输出。
• LED接口：LED_LINK引脚可用于指示链路状态和活动情况，通过不同的模式选择，可实现不同的显示效果。
• 复位接口：RESET_N为低电平有效输入，用于初始化或重新初始化设备。

3. 规格参数

3.1 绝对最大额定值

该产品的绝对最大额定值规定了其在不同条件下能够承受的最大应力，如电源电压、直流输入电压、直流输出电压、最大外壳温度、最大结温、引脚温度和存储温度等。超出这些额定值可能会导致设备永久性损坏。

3.2 ESD额定值

DP83848Q-Q1的ESD额定值为±4000 V（人体模型），表明它具有较好的静电防护能力。

3.3 推荐工作条件

推荐的工作条件包括电源电压、环境温度和功耗等。在这些条件下，设备能够实现最佳的性能和可靠性。

3.4 热信息

文档中提供了该产品的热信息，如结到环境的热阻、结到外壳的热阻等，这些信息对于散热设计非常重要。

3.5 电气特性

电气特性分为直流和交流特性两部分，包括输入高电压、输入低电压、输入高电流、输入低电流、输出低电压、输出高电压等参数，这些参数描述了设备在不同工作状态下的电气性能。

4. 详细描述

4.1 概述

DP83848Q-Q1是一款10/100 Mbps以太网收发器，具有扩展的温度范围，适用于对温度要求较高的应用场景。它采用3.3-V工作电压，典型功耗低，具备Auto MDIX和Auto-Negotiation功能，支持MII和RMII接口，为用户提供了更多的选择。

4.2 功能框图

功能框图展示了该产品的内部结构和各个功能模块之间的连接关系，有助于用户更好地理解其工作原理。

4.3 特性描述

• Auto-Negotiation：该功能可在链路两端自动交换配置信息，选择最佳的工作模式。它支持四种不同的以太网协议，可通过内部寄存器访问或AN0引脚进行控制。
• Auto-MDIX：默认启用，可通过strap或PHYCR寄存器进行配置。它利用随机种子控制交叉电路的切换，符合IEEE 802.3自动协商和交叉规范。
• LED接口：支持可配置的LED引脚，用于指示链路状态和活动情况。通过PHY控制寄存器可选择不同的LED模式。
• 内部回环：通过设置基本模式控制寄存器的Loopback位，可将MII发送数据路由到MII接收数据路径，用于系统诊断。
• BIST：内置的自测试电路可用于测试发送和接收数据路径的完整性，用户可选择不同的伪随机序列进行测试。
• 能量检测模式：启用后，当电缆上没有活动时，设备将进入低功耗模式，同时监测传输线。当检测到活动时，设备将进行正常的上电序列。

4.4 设备功能模式

DP83848Q-Q1支持MII和RMII两种工作模式，可通过strap选项或寄存器控制进行选择。在这两种模式下，IEEE 802.3串行管理接口均可用于设备配置和状态监测。

4.5 编程

编程部分详细描述了100BASE-TX发射器、100BASE-TX接收器和10BASE-T收发器模块的工作原理和功能模块。例如，100BASE-TX发射器将MII提供的同步4位半字节数据转换为加扰的MLT-3 125 Mb/s串行数据流；100BASE-TX接收器则将接收到的加扰MLT-3数据转换为同步4位半字节数据。

4.6 内存

文档中列出了该产品的寄存器映射和详细的寄存器定义，包括基本模式控制寄存器、基本模式状态寄存器、PHY标识符寄存器、自动协商广告寄存器等。这些寄存器用于设备的配置、状态监测和功能控制。

5. 应用与实现

5.1 应用信息

DP83848Q-Q1是一款物理层以太网收发器，典型工作电压为3.3 V，功耗低于270 mW。在进行以太网应用设计时，需要满足一定的要求，如电源电压、时钟输入等。

5.2 典型应用

典型应用部分介绍了DP83848Q-Q1的设计要求和详细设计步骤，包括TPI网络电路、时钟输入要求、功率反馈电路和磁学要求等。同时，还提供了MAC接口、终端要求、推荐的最大走线长度和阻抗计算等方面的信息。

6. 电源供应建议

为了确保设备的正常工作，建议在设备的Vdd电源引脚旁使用低阻抗的0.1-μF表面贴装电容器进行旁路。同时，可在电源引脚串联0-Ω电阻，以增加EMI抑制的灵活性。PCB应至少有一个实心接地平面和一个实心Vdd平面，为设备提供低阻抗的电源和返回路径。

7. 布局

7.1 布局指南

布局指南包括PCB布局考虑和PCB层堆叠两部分。在PCB布局时，应将49.9-Ω、1%电阻和0.1-μF去耦电容器放置在PHYTER TD±和RD±引脚附近，并直接连接到Vdd平面。应避免在信号路径上出现交叉或过孔，尽量将整个走线对路由在同一层上。在PCB层堆叠方面，建议使用至少四层的PCB，以满足信号完整性和性能要求。

7.2 布局示例

布局示例提供了一个实际的布局图，展示了如何进行合理的布局，以确保设备的性能和可靠性。

8. 设备与文档支持

8.1 文档支持

相关文档包括AN-1405 DP83848单10/100 Mb/s以太网收发器简化媒体独立接口（RMII）模式和PHYTER 100 Base-TX参考时钟抖动容限等，这些文档为用户提供了更详细的技术信息和应用指导。

8.2 商标

PHYTER是德州仪器的商标，其他商标归各自所有者所有。

8.3 静电放电注意事项

该集成电路可能会受到ESD的损坏，因此在处理时需要采取适当的预防措施，以避免设备性能下降或完全失效。

8.4 术语表

术语表列出并解释了文档中使用的术语、首字母缩写词和定义，方便用户理解文档内容。

综上所述，DP83848Q-Q1是一款功能强大、性能卓越的以太网物理层收发器，适用于多种恶劣环境和应用场景。在实际设计中，我们需要根据具体的需求，合理选择和配置该产品的各项功能，同时注意电源供应、布局等方面的要求，以确保设备的稳定运行。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎一起交流讨论。