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网口PHY芯片直连心得(不使用变压器)

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jlass|  楼主 | 2013-5-3 08:24 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 jlass 于 2013-5-29 11:37 编辑

我想很多人都考虑过,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。(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
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。

后话:以前有一位网友在这个版块问了一个相同的问题,我当时的回答多有不完整之处,故有此一文。






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沙发
drentsi| | 2013-5-3 08:34 | 只看该作者
如果两个phy是一样的,TX,RX直接连接,用50欧(49.9,51都可以)接到VCC就可以了,电容都不要了,每条线只需要1个电阻。

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jlass 2013-5-3 08:57 回复TA
是的,这就是我说的精简1的情形 
板凳
elec921| | 2013-5-3 08:34 | 只看该作者
沙发。

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地板
zhaoyu2005| | 2013-5-3 08:38 | 只看该作者
第一次听说网络变压器的驱动方式分 电流型 电压型,长见识了

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5
宋业科| | 2013-5-3 08:42 | 只看该作者
俺也是。

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6
baiyunfei.k.f| | 2013-5-4 11:49 | 只看该作者
学习了,谢谢分享

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7
huangqi412| | 2013-5-4 15:34 | 只看该作者
千兆网络都成了板上通信了,LZ做的啥高级货啊。

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8
xulu| | 2013-5-4 17:40 | 只看该作者


请教楼主,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,简化的时候需不需要将两个50欧电阻连接到1.8V?多谢!

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9
xulu| | 2013-5-4 19:55 | 只看该作者
是不是用变压器的时候,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?

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10
jlass|  楼主 | 2013-5-6 08:29 | 只看该作者
xulu 发表于 2013-5-4 19:55
是不是用变压器的时候,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 ...

是的

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PowerAnts 2014-6-26 10:49 回复TA
乱搞,网络变压器是用来阻断来自长长的双绞线上的共模干扰的,你这么一玩,附近打个雷,芯片就挂掉了。 
11
baiyunfei.k.f| | 2013-5-29 10:22 | 只看该作者
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。我试了一下RTL8305SC与W5200相连,RTL8305的驱动电压时1.8V,我用51欧姆上拉时,不通,后来改为25欧姆,就通了,不过仅仅做了实验,实际应用中效果怎样还得观察观察
AN-120 Capacitive Coupling for Ethernet Transceiver.pdf (41.42 KB)

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12
jlass|  楼主 | 2013-5-29 10:54 | 只看该作者
本帖最后由 jlass 于 2013-5-29 10:59 编辑
baiyunfei.k.f 发表于 2013-5-29 10:22
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。我试了一下RTL8305SC与W5200相连,RTL830 ...

是的,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。
所以我在上面才说理论上应该使用电感更合理,可是我没条件测试。建议你试试。
顺便说一句,你提供的文档真不错。

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13
efen| | 2013-5-29 11:34 | 只看该作者
mark

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14
baiyunfei.k.f| | 2013-5-29 11:41 | 只看该作者
jlass 发表于 2013-5-29 10:54
是的,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。
所以我 ...

:victory:

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15
ic12580| | 2013-6-14 13:18 | 只看该作者
理论上,不用其实也可以。但在实际过程中,有的时候会存在问题。网络变压器有3个作用:欧姆阻抗匹配,滤波,防高压静电(防雷)。

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16
butty| | 2013-8-7 10:40 | 只看该作者
baiyunfei.k.f 发表于 2013-5-29 10:22
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。我试了一下RTL8305SC与W5200相连,RTL830 ...

现在用RTL8305N与LM3S6911进行PHY TO PHY通讯,用10nF,49.9R,偶尔可以通讯,一直找不到原因,求指导

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17
baiyunfei.k.f| | 2013-8-7 10:44 | 只看该作者
你把上拉电阻减小试试

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butty| | 2013-8-7 11:24 | 只看该作者
baiyunfei.k.f 发表于 2013-8-7 10:44
你把上拉电阻减小试试

RTL8305N的电压是1V8,电阻改为了27R,LM3S6911端没有变,还是能不建立连接

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19
jlass|  楼主 | 2013-8-7 12:54 | 只看该作者
本帖最后由 jlass 于 2013-8-7 13:00 编辑
butty 发表于 2013-8-7 10:40
现在用RTL8305N与LM3S6911进行PHY TO PHY通讯,用10nF,49.9R,偶尔可以通讯,一直找不到原因,求指导 ...

100M的话10nF小了,改成0.1uF试试

另外:如果你是第一次使用的话,最好排除一下其他方面的原因(比如连线太长等),可能问题和PHY TO PHY通讯没关系也不一定。这种连接方式很成熟,没有什么难点。

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butty| | 2013-8-7 13:46 | 只看该作者
jlass 发表于 2013-8-7 12:54
100M的话10nF小了,改成0.1uF试试

另外:如果你是第一次使用的话,最好排除一下其他方面的原因(比如连线 ...

我的RTL8305N是1.8V,LM3S6911是3V3,是不是需要把LM3S6911端的电阻调大一些

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