TNETE2201B 1.25 - 千兆以太网收发器：性能与应用解析

在高速数据传输的领域中，以太网收发器扮演着至关重要的角色。今天我们要深入探讨的是德州仪器（Texas Instruments）的 TNETE2201B 1.25 - 千兆以太网收发器，它基于 P802.3Z 规范，为高速数据传输提供了可靠的解决方案。

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产品概述

TNETE2201B 是一款专为超高速双向点对点数据传输设计的千兆以太网收发器。它以 1.25Gbps 的速率运行，为铜缆或光纤媒体接口提供高达 1000Mbps 的带宽。该器件的设计初衷是为在约 50Ω 至 75Ω 受控阻抗介质上开发点对点基带数据传输提供构建模块，传输介质可以是印刷电路板走线、背板、电缆或光纤媒体。

关键特性

电气特性

• 供电电压：采用 3.3V 电源电压，TTL 输入具有 5V 容差，能适应多种电源环境。
• 信号传输：支持 PECL 电压差分信号负载，典型值为 1V，搭配 50Ω - 75Ω 接收器差分输入电压，最小为 200mV，确保了信号的稳定传输。
• 低功耗：具备低功耗特性，有效降低了系统的能耗。

功能特性

• 数据处理：实现了千兆以太网物理层接口的数据序列化和反序列化（SERDES）功能。发送器/串行器接受 8b/10b 并行编码数据字节，并将其序列化后以伪 ECL（PECL）电压电平差分非归零（NRZ）方式传输；接收器/反序列化器从输入串行流中提取时钟信息并对数据进行反序列化，输出并行 10 位数据字节。
• 自动锁定：无需预锁定即可自动锁定输入数据，也可根据需要命令其锁定到外部提供的参考时钟（REFCLK）进行复位。
• 内部回环：具备内部回环功能，可用于自检，将发送的串行数据直接路由到接收器输入，方便协议设备对物理接口进行功能自检。

引脚功能及 I/O 结构

引脚功能

TNETE2201B 拥有众多引脚，不同引脚承担着不同的功能，可分为数据传输、电源和接地等几大类。

• 数据传输引脚：如 DOUT_TXP 和 DOUT_TXN 为差分输出传输引脚，以 1.25Gbps 的速率传输 NRZ 数据；DIN_RXP 和 DIN_RXN 为差分输入接收引脚，接收 1.25Gbps 的 NRZ 数据。
• 控制引脚：LCKREFN 用于锁定参考时钟，LOOPEN 用于启用内部回环路径。
• 时钟引脚：RBC0 和 RBC1 为接收字节时钟，用于同步 10 位输出数据。

I/O 结构

该器件具有多种 I/O 结构，包括 PECL 输入输出、CMOS 输入输出等。不同的 I/O 结构适用于不同的信号类型和应用场景，确保了与各种设备的兼容性。

数据传输与接收

数据传输

发送器在 125MHz 的 REFCLK 上升沿对输入的 10 位宽数据字（8b/10b 编码数据）进行寄存。参考时钟也被串行器使用，将时钟乘以 10 倍，提供 1.25Gbaud 的信号，然后数据以 PECL 电压电平差分传输。典型传输延迟为 9ns。

数据接收

接收器对 1.25Gbps 的差分串行数据进行反序列化，根据从串行数据中提取的时钟对 8b/10b 数据进行重新定时，将串行数据对齐到 10 位字边界，并与两个接收字节时钟（RBC0，RBC1）一起提供给协议控制器。接收延迟典型值为 18ns。

接收 PLL 操作与字对齐

接收 PLL 操作

接收 PLL 可自动锁定输入数据，上电时最大初始锁定时间为 500µs。也可通过使能 LCKREFN 锁定到外部参考时钟。在正常操作中，若出现瞬态情况（如任意相移或高达 200ppm 的频率漂移），PLL 可在 2.4µs 内恢复锁定；超出这些值则视为上电情况，使用 0.1µF 电容时，PLL 上电后 10ms 内恢复锁定。

接收器字对齐

TNETE2201B 使用 10 位 K28.5 字符（逗号字符）进行字对齐。当 K28.5 字符落在预期的 10 位字边界内时，接收的 10 位数据正确对齐；若跨边界，则需要进行字重新对齐。通过强制 SYCNEN 为高电平可启用 10 位字对齐功能。

电气参数与应用注意事项

绝对最大额定值

该器件对各种电气参数有明确的绝对最大额定值限制，如电源电压范围为 -0.5 至 4.0V，输入电压范围为 -0.5 至 4.0V 等。超出这些额定值可能会对器件造成永久性损坏。

推荐工作条件

推荐的电源电压为 3.14 - 3.47V，静态供电电流为 180 - 260mA 等。在这些条件下工作，可确保器件的性能和可靠性。

应用注意事项

在使用 0.1µF 滤波电容时，需要注意 PLL 的跟踪带宽会降低，从而降低发送和接收 PLL 对电源或数据流中低频噪声的抑制能力。因此，必须注意对 VCC_TX 和 VCC_RX 电源进行滤波以抑制电源噪声。

机械信息与封装选项

机械信息

TNETE2201B 采用了 TI 最新的封装设计，名为 PWP。这种设计在真正的薄型封装中提供了与散热片设计相当的热性能，通过芯片顶部将热量从管芯传导出去，且不超过 TQFP 的 1.15mm 高度。

封装选项

该器件提供多种封装选项，如 HTQFP（PHD）和 HTQFP（PJD）等，不同封装在引脚数量、包装数量、RoHS 合规性等方面有所不同，可根据具体应用需求进行选择。

总结

TNETE2201B 1.25 - 千兆以太网收发器凭借其高速的数据传输能力、丰富的功能特性和多样的封装选项，为高速数据传输应用提供了可靠的解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的设计需求，合理选择工作条件和封装形式，并注意相关的应用注意事项，以充分发挥该器件的性能优势。你在使用类似的以太网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。