78Q2120C09 10/100BASE - TX 收發(fā)器 MII 評(píng)估板設(shè)計(jì)套件解析

在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，快速以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。78Q2120C09 10/100BASE - TX 收發(fā)器 MII 評(píng)估板設(shè)計(jì)套件為工程師們提供了一個(gè)很好的開發(fā)平臺(tái)，下面就來詳細(xì)了解一下這個(gè)套件。

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一、78Q2120C09 收發(fā)器概述

1. 功能特點(diǎn)

Teridian Semiconductor 的 78Q2120C09 是一款具有自動(dòng)感應(yīng)、自動(dòng)切換功能的 10/100BASE - TX 快速以太網(wǎng)收發(fā)器，具備全雙工操作能力。它能直接與 IEEE - 802.3u MII 端口接口，包含全功能的 MII 管理功能和擴(kuò)展寄存器集，還提供了一個(gè) 5 位可配置的 PHY 地址，適用于多 PHY 架構(gòu)。

2. 電路設(shè)計(jì)

其發(fā)射器包含片上脈沖整形器和低功耗線路驅(qū)動(dòng)器；接收器則集成了實(shí)時(shí)自適應(yīng)均衡、自適應(yīng)直流偏移調(diào)整電路和基線漂移校正等功能，智能靜噪電路進(jìn)一步提高了接收器的抗噪能力。同時(shí)，它支持全功能的自動(dòng)協(xié)商或并行檢測模式。

3. 工藝與功耗

采用 0.18μm CMOS 技術(shù)，工作電壓為 +3.3V。智能電源管理和掉電模式可最大程度降低功耗，演示板也需要 +3.3V 電源供電。

二、設(shè)計(jì)套件內(nèi)容

設(shè)計(jì)套件包含 78Q2120C09 MII 演示板、演示板零件清單、PCB 光繪文件、演示板原理圖以及 78Q2120C09 數(shù)據(jù)手冊(cè)。這些資料為工程師進(jìn)行開發(fā)和測試提供了全面的支持。

三、接口與引腳分配

1. 100Base - TX 接口

RJ45 引腳分配有明確規(guī)定，如引腳 5、6、7、8 等對(duì)應(yīng)不同的信號(hào)，像 TX +、TX -、RX +、RX - 等。

2. MII 接口

采用 40 針公頭 D 型接口，0.050 間距。每個(gè)引腳都有特定的信號(hào)定義，如 +3.3V、MDIO、MDC 等。

四、開關(guān)設(shè)置

1. SW2 開關(guān)

對(duì)于正常操作，SW2 的 ISO、ISODEF、TEST 應(yīng)設(shè)置為 ON。PAD4:0 用于設(shè)置 PHY 地址，當(dāng) PHY 地址為 0 時(shí)，78Q2120C09 響應(yīng)所有訪問；非零時(shí)，僅響應(yīng)其唯一地址。

2. SW1 開關(guān)

SW1 的 N/U、PCSBP 應(yīng)設(shè)置為 ON，PWRDN 設(shè)置為 OFF。ANEGA 和 TECH0:2 用于設(shè)置線路接口技術(shù)能力，若要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)協(xié)商功能，需將它們?cè)O(shè)置為 OFF。

3. 與 Netcom Smart - Bits 配合使用

Netcom 默認(rèn)為主設(shè)備，工作在 100BASE - TX 半雙工模式。為使 Fast - Ether Windows 能重新配置 78Q2120C09 的控制寄存器 MR0 位，需將 ANEGA 和 TECH0:2 都設(shè)置為 OFF。78Q2120C09 默認(rèn)工作在 100BASE - TX 全雙工模式，與 Netcom 連接時(shí)，若要建立正確操作，需點(diǎn)擊“Options”按鈕，選擇“Full Duplex MII”兩次。此外，78Q2120C09 也可配置為半雙工模式以減少與其他收發(fā)器和 Netcom 的不兼容性。

五、變壓器選擇

1. 變壓器要求

78Q2120C09 的線路接口需要一對(duì) 1:1 隔離變壓器，推薦使用集成共模扼流圈以滿足 FCC 輻射 EMI 要求。由于內(nèi)部波形整形電路，無需額外濾波。變壓器的特性要求包括：匝數(shù)比為 1 CT : 1 CT，開路電感最小 350 μH（接收線變壓器可低至 100 μH），繞組間電容最大 25 pF，漏電感最大 0.40 μH，直流電阻最大 0.9 歐姆，插入損耗典型值 1.1 dB，耐壓 1500 Vrms（0 - 100 Mhz）。

2. 推薦變壓器

Teridian Semiconductor 對(duì)一些變壓器進(jìn)行了線路測試，如 TDK 的 TLA - 6T103、Bel - Fuse 的 YCL 20PMT04 等，這些變壓器在與 78Q2120C09 配合使用時(shí)性能可接受。還有一些低剖面封裝的變壓器，如 TDK 的 TLA - 6T118、Halo 的 TG110 - S050 等。此外，還有一些集成了變壓器、RJ45 連接器、LED 和終端電阻的設(shè)備可供選擇。

六、PCB 布局考慮

1. 信號(hào)傳輸

變壓器到收發(fā)器的信號(hào)走線必須是 100 歐姆差分傳輸線，終端網(wǎng)絡(luò)組件應(yīng)靠近收發(fā)器或變壓器的輸入數(shù)據(jù)引腳，差分信號(hào)對(duì)要短且長度相同。

2. 去耦電容

使用 0.01μf 和 0.1μf 電容對(duì)收發(fā)器進(jìn)行充分去耦，去耦電容應(yīng)盡可能靠近收發(fā)器的 VCC 和 GND 引腳，所有去耦電容和收發(fā)器的 VCC、GND 連接應(yīng)通過最小走線電感直接連接到 VCC 或 GND 平面。總?cè)ヱ铍娙輵?yīng)大于數(shù)字輸出驅(qū)動(dòng)器必須驅(qū)動(dòng)的負(fù)載電容，建議使用低電感陶瓷表面貼裝去耦電容。

3. PCB 分層

使用多層 PCB，內(nèi)層用于 GND 和 VCC，推薦使用單個(gè) VCC 和 GND 平面以實(shí)現(xiàn)最佳性能，收發(fā)器的模擬和數(shù)字 VCC、GND 引腳之間需要盡可能低的串聯(lián)阻抗。4 層 PCB 的外層用于信號(hào)布線，高速信號(hào)應(yīng)放在靠近 GND 平面的層。

4. 信號(hào)隔離

模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)應(yīng)物理分離，可通過放置在相反層或遠(yuǎn)離彼此進(jìn)行布線。可添加額外的組件和焊接面接地層以最大程度抑制 EMC。GND 平面應(yīng)延伸到變壓器的收發(fā)器側(cè)，移除變壓器線路側(cè)到 RJ - 45 連接器的 VCC 和 GND 平面，底盤接地平面不應(yīng)跨越收發(fā)器 GND 平面，最小間距應(yīng)能承受超過 1.5KV。

5. 其他注意事項(xiàng)

為 CAT - 5 電纜中未使用的信號(hào)對(duì)提供板上終端，使用屏蔽 RJ - 45 連接器并將其外殼引腳焊接到底盤接地。變壓器應(yīng)靠近 RJ - 45 以最小化線路的并聯(lián)電容，通過使 VCC 平面比 GND 平面小 0.10 英寸來最小化 RF 電流邊緣效應(yīng)。若使用多個(gè)收發(fā)器，應(yīng)在 VCC 和 GND 平面的模擬部分之間設(shè)置分區(qū)，信號(hào)走線特別是相鄰收發(fā)器的數(shù)字信號(hào)不應(yīng)跨越這些分區(qū)。在所有收發(fā)器 MII 輸出上添加串聯(lián)電阻以最小化數(shù)字輸出驅(qū)動(dòng)器的峰值電流，布線模擬信號(hào)走線時(shí)應(yīng)盡量減少過孔的使用。用保護(hù)環(huán)將晶體及其電容與模擬信號(hào)隔離，晶體補(bǔ)償電容值（C11 & C12）必須選擇為將振蕩器頻率調(diào)整到 25.0000 MHz ±50ppm，具體值取決于布局。

七、評(píng)估板零件清單

評(píng)估板的零件清單詳細(xì)列出了各個(gè)組件的數(shù)量、參考編號(hào)、描述、零件編號(hào)、封裝和制造商等信息。例如，U1 是 10/100Mbps LAN 收發(fā)器，型號(hào)為 78Q2120C09 - CGT，封裝為 LQFP64，制造商是 TSC。

綜上所述，78Q2120C09 10/100BASE - TX 收發(fā)器 MII 評(píng)估板設(shè)計(jì)套件為電子工程師提供了一個(gè)完整的快速以太網(wǎng)開發(fā)解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇變壓器、進(jìn)行 PCB 布局，并正確設(shè)置開關(guān)，以確保系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。大家在使用這個(gè)套件的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。