网口PHY芯片直连心得(不使用变压器)
网口PHY芯片直连心得
网口PHY芯片直连心得
直连网口PHY芯片是指将以太网控制器直接连接到PHY芯片的一种连接方式，而不使用变压器。
通常情况下，以太网连接会使用变压器来隔离和匹配电气信号。
然而，直连PHY芯片可以省去变压器的使用，从而减少了系统的成本和功耗。
在实际应用中，直连网口PHY芯片的设计和实现有许多值得注意的方面和心得。
首先，直连网口PHY芯片设计需要考虑一些特殊的电路设计技巧。
由于缺少变压器的隔离，直接连接PHY芯片要求电路设计具有较好的电气特性和抗干扰能力。
在信号线的布线和阻抗匹配方面需要特别关注，确保信号传输的稳定和可靠。
其次，直连网口PHY芯片的布板设计也需要格外注意。
布板需要考虑到信号线的长度和走线路径，尽量减小信号线的串扰和耦合。
此外，直接连接PHY芯片需要实施工程验证和测试。
特别是针对传输速率和抗干扰能力的测试需要更加严格，确保设计的稳定性和性能。
另外，直连网口PHY芯片的开发也需要特别关注兼容性。
由于直接连接PHY芯片可能会影响以太网接口的标准兼容性，因此需要确保设计的网口PHY芯片能够正常与其他设备进行通信和工作。
最后，直连网口PHY芯片的应用需要结合实际系统需求进行优化。
根据实际系统的要求，可以对网口PHY芯片的功能和性能进行定制，以达到更好的性价比和性能优势。
总体来说，直连网口PHY芯片是一种在特定应用场景下的创新设计方案。
通过合理的电路设计、布板设计和系统测试，可以实现直连网口PHY
芯片的稳定和可靠性。
这种设计方案可以在一些特定应用领域中带来显著的成本和功耗优势，但需要更多的工程开发和验证工作。
网络接口MII和PHY芯片
网络接口MII和PHYPHY指物理层，OSI的最底层。
一般指与外部信号接口的芯片。
以太网PHY芯片网络中最基础的部件是什么?不是交换机也不是路由器，而是小小的不起眼但又无处不在的网卡。
如果在5年前，或许网卡与您无关，但在如今这网络的时代，无论是上网冲浪还是联网玩游戏，都离不开网卡，更何况，就算您不食人间烟火，多数主板上也会为您集成一块板载网卡。
所以，对于想迈入网络之门的读者而言，先认识网卡，会让您在进行各种网络应用时更得心应手。
一、网卡的主要特点网卡(Network Interface Card，简称NIC)，也称网络适配器，是电脑与局域网相互连接的设备。
无论是普通电脑还是高端服务器，只要连接到局域网，就都需要安装一块网卡。
如果有必要，一台电脑也可以同时安装两块或多块网卡。
电脑之间在进行相互通讯时，数据不是以流而是以帧的方式进行传输的。
我们可以把帧看做是一种数据包，在数据包中不仅包含有数据信息，而且还包含有数据的发送地、接收地信息和数据的校验信息。
一块网卡包括OSI模型的两个层——物理层和数据链路层。
物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。
数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。
网卡的功能主要有两个:一是将电脑的数据封装为帧，并通过网线(对无线网络来说就是电磁波)将数据发送到网络上去;二是接收网络上其它设备传过来的帧，并将帧重新组合成数据，发送到所在的电脑中。
网卡能接收所有在网络上传输的信号，但正常情况下只接受发送到该电脑的帧和广播帧，将其余的帧丢弃。
然后，传送到系统CPU做进一步处理。
当电脑发送数据时，网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中。
接收系统通知电脑消息是否完整地到达，如果出现问题，将要求对方重新发送。
二、图解网卡以最常见的PCI接口的网卡为例，一块网卡主要由PCB线路板、主芯片、数据汞、金手指(总线插槽接口)、BOOTROM、EEPROM、晶振、RJ45接口、指示灯、固定片等等，以及一些二极管、电阻电容等组成。
网络变压器个人小结
网络变压器个人小结LiuSH各位，我们在设计路由和交换机的时候，在以太网PHY芯片和RJ45接口中间我们会用到一个很常用的器件——网络变压器，又叫做数据汞。
（有一些网络变压器是集成在RJ45里面，要注意选型，目前我们少用到这一种）网络变压器的主要作用就是信号传输、阻抗匹配、波形修复、信号杂波抑制和电压隔离等。
从理论上说，是可以不接这个网络变压器的，我们直接将PHY芯片和RJ45连上，设备也能正常工作，但是这时传输距离就会受到限制.当接了网络变压器后，其一，可以增强信号，使其传输距离更远；其二，使芯片端与外部隔离，抗干扰能力大大增强，而且对芯片增加了很大的保护作用，目前我们如果网口上面没加其它的保护芯片，有网络变压器时能过到2KV的静电和雷击；其三，当接到不同电平（如有的PHY芯片是2.5V，有的是3.3V，或1.8V）的网口时，不会对彼此设备造成影响。
如下面图所示，在发送差分线和接收差分线之间会并联两个49.9或者50Ω（精度1%）的终接电阻，这个电阻的作用是为了实现阻抗匹配，对于初次比1：1的变压器，其输入电阻和输出电阻之比也是1：1，这样并联的结果，在输出端看来就是100Ω的匹配电阻，现在我们所用的双绞线的特征阻抗大多是100Ω。
请大家注意，我们不同的芯片的SCH中，网络变压器的中心抽头有的接了3.3V 的电平，有的接了2.5V或者1.8V，有的悬空了。
实际上这个主要与PHY芯片UTP口驱动类型决定的。
这种驱动类型有两种，电压驱动和电流驱动。
电压驱动的接电源，电流驱动的直接接电容到地即可。
至于为什么接电源时，所接的电压会不同，这是由所用的PHY芯片规定的UTP端口电平决定的。
所以对于不同的PHY芯片，网络变压器的中心抽头会有不同的接法，我们在进行设计时，需要仔细查看芯片资料和参考设计。
再次提醒，如果我们选用了电流型驱动的PHY，而外面网络变压器中间抽头接了电源，功能就会有影响，甚至不能使用！电源要接3.3V的，也不能接为2.5V和1.8V。
网络接口MII和PHY芯片
网络接口MII和PHYPHY指物理层，OSI的最底层。
一般指与外部信号接口的芯片。
以太网PHY芯片网络中最基础的部件是什么?不是交换机也不是路由器，而是小小的不起眼但又无处不在的网卡。
如果在5年前，或许网卡与您无关，但在如今这网络的时代，无论是上网冲浪还是联网玩游戏，都离不开网卡，更何况，就算您不食人间烟火，多数主板上也会为您集成一块板载网卡。
所以，对于想迈入网络之门的读者而言，先认识网卡，会让您在进行各种网络应用时更得心应手。
一、网卡的主要特点网卡(Network Interface Card，简称NIC)，也称网络适配器，是电脑与局域网相互连接的设备。
无论是普通电脑还是高端服务器，只要连接到局域网，就都需要安装一块网卡。
如果有必要，一台电脑也可以同时安装两块或多块网卡。
电脑之间在进行相互通讯时，数据不是以流而是以帧的方式进行传输的。
我们可以把帧看做是一种数据包，在数据包中不仅包含有数据信息，而且还包含有数据的发送地、接收地信息和数据的校验信息。
一块网卡包括OSI模型的两个层——物理层和数据链路层。
物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。
数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。
网卡的功能主要有两个:一是将电脑的数据封装为帧，并通过网线(对无线网络来说就是电磁波)将数据发送到网络上去;二是接收网络上其它设备传过来的帧，并将帧重新组合成数据，发送到所在的电脑中。
网卡能接收所有在网络上传输的信号，但正常情况下只接受发送到该电脑的帧和广播帧，将其余的帧丢弃。
然后，传送到系统CPU做进一步处理。
当电脑发送数据时，网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中。
接收系统通知电脑消息是否完整地到达，如果出现问题，将要求对方重新发送。
二、图解网卡以最常见的PCI接口的网卡为例，一块网卡主要由PCB线路板、主芯片、数据汞、金手指(总线插槽接口)、BOOTROM、EEPROM、晶振、RJ45接口、指示灯、固定片等等，以及一些二极管、电阻电容等组成。
PHY芯片布局布线注意事项
PHY芯片布局布线注意事项：1、推荐使用４层PCB板（从顶层到底层）：主要信号层、地层、电源层、信号层；2、网络变压器尽量靠近RJ45或DB9端子；3、50Ω电阻（终端电阻）尽量靠近PHY芯片的RXI+/-和TXO+/-引脚；4、优先布RXI+/-和TXO+/-线对，尽量保持线对平行、等长、短距，避免过孔、交叉；5、若空间足够，考虑在RXI+/-和TXO+/-线对间布保护地线，保护地线必须每隔一段距离要有接地孔；6、在网络接口布线区域（PHY+网络变压器+RJ45/DB9端子）应避免除网络信号以外的其它信号线；7、网络变压器至RJ45/DB9端子区域不能有任何电源或地平面，如图2示；8、信号线远离大地（chassis ground），如图2示；9、RJ45/DB9端子金属外壳和未用引脚通过电阻网络和0.1uf/2KV旁路电容连接至大地，如图1示；10、Band Gap电阻（6.8K±1%）尽量靠近PHY芯片引脚，并在此电阻附近不要走高速信号线，如图1示；11、AVCC与DVCC用磁珠连接（75Ω，100MHz），磁珠的每一边用10uf旁路电容连接至地，参考图3；12、PHY芯片每个电源引脚接两个退耦电容，0.1uf和0.01uf各一个，退耦电容必须尽量靠近电源焊盘；13、网络变压器中心抽头AVDD和AGND之间布一个0.01uf的退耦电容，且使退耦电容尽量靠近中心抽头；14、PHY芯片所有模拟地引脚（PIN 5，6，46）不能直接短接，直接连到模拟地平面上；15、模拟地AGND、数字地DGND、大地chassis GND如何连接？（参见图2、3，思考原因）16、电源、地平面分割线宽度（应在100mil以上）。
PHY芯片接口直连（不使用变压器）的设计
PHY芯片接口直连（不使用变压器）的设计
1.基础知识网口 PHY 芯片对 TX 和 RX 信号有两种驱动方式：电压驱动和电流驱动。
不同的驱动方式决定了 PHY 在与变压器连接的时候，变压器的中心抽头的接法。
电压驱动型的 PHY，变压器的中心抽头接电源，电源大小即为PHY 芯片的UTP 端口电压；电流驱动型的PHY，变压器的中心抽头接电容到地。
我司的所有网络芯片 PHY 均为电压驱动型，UTP 端口电压 3.3V。
2.两片 PHY 不使用变压器直连
2.1 两个电压型 PHY 直连如果两片 PHY 型号完全一致，那么，RX,TX 信号线直连就可以了。
否则，按下图所示连接：TX1,RX1 与TX2 ,RX2 分别是两片PHY 的差分信号线，注意RX,TX 交叉连接，VCC1，VCC2 分别是两片 PHY 的 UTP 端口电压。
2.2 两个电流型 PHY 直连如果两片 PHY 型号完全一致，那么，RX,TX 信号线直连就可以了。
否则，按下图所示连接：TX1,RX1 与TX2 ,RX2 分别是两片 PHY 的差分信号线，注意 RX,TX 交叉连接
2.3 电压型与电流型 PHY 直连如下图：左侧 TX1，RX1 是电压型PHY 接法，VCC1 是 UTP 端口电平，右侧 TX2，RX2 是电流型 PHY 接法，注意 RX,TX 交叉连接。
PHY芯片布局布线注意事项
P H Y芯片布局布线注意事项Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】PHY芯片布局布线注意事项：1、推荐使用４层PCB板（从顶层到底层）：主要信号层、地层、电源层、信号层；2、网络变压器尽量靠近RJ45或DB9端子；3、50Ω电阻（终端电阻）尽量靠近PHY芯片的RXI+/-和TXO+/-引脚；4、优先布RXI+/-和TXO+/-线对，尽量保持线对平行、等长、短距，避免过孔、交叉；5、若空间足够，考虑在RXI+/-和TXO+/-线对间布保护地线，保护地线必须每隔一段距离要有接地孔；6、在网络接口布线区域（PHY+网络变压器+RJ45/DB9端子）应避免除网络信号以外的其它信号线；7、网络变压器至RJ45/DB9端子区域不能有任何电源或地平面，如图2示；8、信号线远离大地（chassis ground），如图2示；9、RJ45/DB9端子金属外壳和未用引脚通过电阻网络和2KV旁路电容连接至大地，如图1示；10、Band Gap电阻（±1%）尽量靠近PHY芯片引脚，并在此电阻附近不要走高速信号线，如图1示；11、AVCC与DVCC用磁珠连接（75Ω，100MHz），磁珠的每一边用10uf旁路电容连接至地，参考图3；12、PHY芯片每个电源引脚接两个退耦电容，和各一个，退耦电容必须尽量靠近电源焊盘；13、网络变压器中心抽头AVDD和AGND之间布一个的退耦电容，且使退耦电容尽量靠近中心抽头；14、PHY芯片所有模拟地引脚（PIN 5，6，46）不能直接短接，直接连到模拟地平面上；15、模拟地AGND、数字地DGND、大地chassis GND如何连接（参见图2、3，思考原因）16、电源、地平面分割线宽度（应在100mil以上）。
板内两网口PHY芯片直连总结
板内两网口PHY芯片直连总结我想很多人都考虑过，当同一块板卡上的两个网口PHY芯片对连的时候，能不能省略两个网络变压器而直接对连呢，答案当然是肯定的。
不过我实际操作过后，发现里面还是有很多陷阱，现在给大家一一道来。
首先我们必须知道一件事情，网口PHY芯片对于TX与RX的驱动方式有电压驱动和电流驱动之分。
最简单的一个识别方式就是看其推荐原理图，如果网络变压器的中心抽头需要提供一个VCC(3.3V、2.5V等等，下同)电源的就是电压驱动，如果是直接加一个对地电容就可以的就是电流驱动。
现在我们来精简电路。
(由于两块PHY芯片靠的很近，故在此不考虑阻抗匹配的问题，如果情况不同，请自行考虑，下同)最原始的情形就是使用两个网络变压器，然后TX与TX交叉连接，也就是正常的连接方式。
先精简成如上图所示的情况，使用一个1CT:1CT的普通变压器，这种方式其实没有经过实质性的改变，所以一定是可行的(没有验证过)，但既然是要精简了就得精简到底，所以这种方式估计没什么人会愿意使用。
根据PHY驱动类型的不同，两个PHY互连分三种情况来看：电压-电压、电流-电流、电压-电流。
1. 电压-电压如上图所示，使用电容隔离，加入偏置电流。
其中连接千兆PHY时，电容取值0.01uF，百兆PHY时，电容取值0.1uF，网上有一个图使用的是10uF的电容，我觉得太大了。
其中电阻我实测时使用的是49.9ohm，取值的原则应该是考虑其驱动能力以及阻抗匹配的要求。
(我认为此处应该使用电感更为合理，但是我没有合适的，所以没有测过，我实测了一个60ohm 500mA的磁珠，不通，示波器观察波形发现信号幅度过小，网上有一个图使用的是30ohm的电阻，我觉得还是49.9ohm更为合理，有兴趣的朋友可以试试不同的方案)如果你使用的两个PHY芯片的中心抽头电压VCC一致的话，可以省略电容，TX与RX直连即可，电阻也可以节省一半（VCC1=VCC2，则可去除VCC2及偏置电阻）。
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很多人都考虑过，当同一块板卡上的两块网口PHY芯片对连的时候，能不能省略两个网络变压器而直接对连呢，答案当然是肯定的。
不过我实际操作过后，发现里面还是有很多陷阱，现在给大家一一道来。
首先我们必须知道一件事情，网口PHY芯片对于TX与RX的驱动方式有电压驱动和电流驱动之分。
最简单的一个识别方式就是看其推荐原理图，如果网络变压器的中心抽头需要提供一个VCC（3.3V、2.5V等等，下同）电源的就是电压驱动，如果是直接加一个对地电容就可以的就是电流驱动。
现在我们来精简电路。
（由于两块PHY芯片靠的很近，故在此不考虑阻抗匹配的问题，如果情况不同，请自行考虑，下同）
最原始的情形就是使用两个网络变压器，然后TX与TX交叉连接，也就是正常的连接方式。
先精简成如上图所示的情况，使用一个1CT：1CT的普通变压器，这种方式其实没有经过实质性的改变，所以一定是可行的（没有验证过），但既然是要精简了就得精简到底，所以这种方式估计没什么人会愿意使用。
再精简成最实用的情况，如上图所示，使用电容隔离，加入偏置电流。
其中连接千兆PHY时，电容取值0.01uF，百兆PHY时，电容取值0.1uF，网上有一个图使用的是10uF的电容，我觉得太大了。
其中电阻我实测时使用的是49.9ohm，取值的原则应该是考虑其驱动能力以及阻抗匹配的要求。
（中心抽头的驱动电压不一样，上拉电阻阻值不一样，不是都是51欧姆。
试了一下RTL8305SC与W5200相连，RTL8305的驱动电压时1.8V，用51欧姆上拉时，不通，后来改为25欧姆，就通了。
中心抽头的电压越低，电阻必须越小，用示波器可以看到电阻大了之后，信号的幅度明显下降了。
理论上1.8V的在30欧左右，3.3V在50欧左右，如果不太确定的话最好用示波器测量一下，和使用变压器的情况做一个对比，波形基本差不多即可。
）有人可能会问，能再精简一下么？
我的答案是看情况。
1、如果你使用的PHY芯片的中心抽头电压VCC一致的话（对于电压驱动型PHY），可以省略电容，TX与RX直连即可，电阻也可以节省一半。
特别注意：万一VCC电压不一致的话，连接失败事小，烧芯片事大，所以注意确认。
2、如果你使用的是电流驱动型PHY的话，连接到中心抽头的电阻也可省略，因为本来就不需要嘛，呵呵。
最后总结一下：如果你使用的是电流驱动型PHY，TX与RX交叉连接即可，如果你使用的是电压驱动型PHY，必须给TX与RX提供一个偏置电压，如果两块PHY芯片的偏置电压不一致，中间需用电容隔开。
例如：
如图用变压器的时候图中两个50欧电阻没有连接到1.8V，1.8V只加在变压器中心抽头上，用变压器的时候，驱动电压是通过变压器中心抽头提供，现在省掉了变压器，就要将电阻接到VCC，通过电阻提供驱动电压。