78Q2120C09 10/100BASE - TX 收发器 MII 评估板设计套件解析

在当今的网络通信领域，快速以太网技术的应用越来越广泛。78Q2120C09 10/100BASE - TX 收发器 MII 评估板设计套件为工程师们提供了一个很好的开发平台，下面就来详细了解一下这个套件。

文件下载：78Q2120C09-DB.pdf

一、78Q2120C09 收发器概述

1. 功能特点

Teridian Semiconductor 的 78Q2120C09 是一款具有自动感应、自动切换功能的 10/100BASE - TX 快速以太网收发器，具备全双工操作能力。它能直接与 IEEE - 802.3u MII 端口接口，包含全功能的 MII 管理功能和扩展寄存器集，还提供了一个 5 位可配置的 PHY 地址，适用于多 PHY 架构。

2. 电路设计

其发射器包含片上脉冲整形器和低功耗线路驱动器；接收器则集成了实时自适应均衡、自适应直流偏移调整电路和基线漂移校正等功能，智能静噪电路进一步提高了接收器的抗噪能力。同时，它支持全功能的自动协商或并行检测模式。

3. 工艺与功耗

采用 0.18µm CMOS 技术，工作电压为 +3.3V。智能电源管理和掉电模式可最大程度降低功耗，演示板也需要 +3.3V 电源供电。

二、设计套件内容

设计套件包含 78Q2120C09 MII 演示板、演示板零件清单、PCB 光绘文件、演示板原理图以及 78Q2120C09 数据手册。这些资料为工程师进行开发和测试提供了全面的支持。

三、接口与引脚分配

1. 100Base - TX 接口

RJ45 引脚分配有明确规定，如引脚 5、6、7、8 等对应不同的信号，像 TX +、TX -、RX +、RX - 等。

2. MII 接口

采用 40 针公头 D 型接口，0.050 间距。每个引脚都有特定的信号定义，如 +3.3V、MDIO、MDC 等。

四、开关设置

1. SW2 开关

对于正常操作，SW2 的 ISO、ISODEF、TEST 应设置为 ON。PAD4:0 用于设置 PHY 地址，当 PHY 地址为 0 时，78Q2120C09 响应所有访问；非零时，仅响应其唯一地址。

2. SW1 开关

SW1 的 N/U、PCSBP 应设置为 ON，PWRDN 设置为 OFF。ANEGA 和 TECH0:2 用于设置线路接口技术能力，若要实现全自动协商功能，需将它们设置为 OFF。

3. 与 Netcom Smart - Bits 配合使用

Netcom 默认为主设备，工作在 100BASE - TX 半双工模式。为使 Fast - Ether Windows 能重新配置 78Q2120C09 的控制寄存器 MR0 位，需将 ANEGA 和 TECH0:2 都设置为 OFF。78Q2120C09 默认工作在 100BASE - TX 全双工模式，与 Netcom 连接时，若要建立正确操作，需点击“Options”按钮，选择“Full Duplex MII”两次。此外，78Q2120C09 也可配置为半双工模式以减少与其他收发器和 Netcom 的不兼容性。

五、变压器选择

1. 变压器要求

78Q2120C09 的线路接口需要一对 1:1 隔离变压器，推荐使用集成共模扼流圈以满足 FCC 辐射 EMI 要求。由于内部波形整形电路，无需额外滤波。变压器的特性要求包括：匝数比为 1 CT : 1 CT，开路电感最小 350 µH（接收线变压器可低至 100 µH），绕组间电容最大 25 pF，漏电感最大 0.40 µH，直流电阻最大 0.9 欧姆，插入损耗典型值 1.1 dB，耐压 1500 Vrms（0 - 100 Mhz）。

2. 推荐变压器

Teridian Semiconductor 对一些变压器进行了线路测试，如 TDK 的 TLA - 6T103、Bel - Fuse 的 YCL 20PMT04 等，这些变压器在与 78Q2120C09 配合使用时性能可接受。还有一些低剖面封装的变压器，如 TDK 的 TLA - 6T118、Halo 的 TG110 - S050 等。此外，还有一些集成了变压器、RJ45 连接器、LED 和终端电阻的设备可供选择。

六、PCB 布局考虑

1. 信号传输

变压器到收发器的信号走线必须是 100 欧姆差分传输线，终端网络组件应靠近收发器或变压器的输入数据引脚，差分信号对要短且长度相同。

2. 去耦电容

使用 0.01µf 和 0.1µf 电容对收发器进行充分去耦，去耦电容应尽可能靠近收发器的 VCC 和 GND 引脚，所有去耦电容和收发器的 VCC、GND 连接应通过最小走线电感直接连接到 VCC 或 GND 平面。总去耦电容应大于数字输出驱动器必须驱动的负载电容，建议使用低电感陶瓷表面贴装去耦电容。

3. PCB 分层

使用多层 PCB，内层用于 GND 和 VCC，推荐使用单个 VCC 和 GND 平面以实现最佳性能，收发器的模拟和数字 VCC、GND 引脚之间需要尽可能低的串联阻抗。4 层 PCB 的外层用于信号布线，高速信号应放在靠近 GND 平面的层。

4. 信号隔离

模拟信号和数字信号应物理分离，可通过放置在相反层或远离彼此进行布线。可添加额外的组件和焊接面接地层以最大程度抑制 EMC。GND 平面应延伸到变压器的收发器侧，移除变压器线路侧到 RJ - 45 连接器的 VCC 和 GND 平面，底盘接地平面不应跨越收发器 GND 平面，最小间距应能承受超过 1.5KV。

5. 其他注意事项

为 CAT - 5 电缆中未使用的信号对提供板上终端，使用屏蔽 RJ - 45 连接器并将其外壳引脚焊接到底盘接地。变压器应靠近 RJ - 45 以最小化线路的并联电容，通过使 VCC 平面比 GND 平面小 0.10 英寸来最小化 RF 电流边缘效应。若使用多个收发器，应在 VCC 和 GND 平面的模拟部分之间设置分区，信号走线特别是相邻收发器的数字信号不应跨越这些分区。在所有收发器 MII 输出上添加串联电阻以最小化数字输出驱动器的峰值电流，布线模拟信号走线时应尽量减少过孔的使用。用保护环将晶体及其电容与模拟信号隔离，晶体补偿电容值（C11 & C12）必须选择为将振荡器频率调整到 25.0000 MHz ±50ppm，具体值取决于布局。

七、评估板零件清单

评估板的零件清单详细列出了各个组件的数量、参考编号、描述、零件编号、封装和制造商等信息。例如，U1 是 10/100Mbps LAN 收发器，型号为 78Q2120C09 - CGT，封装为 LQFP64，制造商是 TSC。

综上所述，78Q2120C09 10/100BASE - TX 收发器 MII 评估板设计套件为电子工程师提供了一个完整的快速以太网开发解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体需求合理选择变压器、进行 PCB 布局，并正确设置开关，以确保系统的性能和稳定性。大家在使用这个套件的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。