DP83826：确定性、低延迟、低功耗工业以太网PHY的卓越之选

在工业以太网领域，对于高性能、高可靠性物理层收发器的需求日益增长。DP83826作为一款符合IEEE 802.3 10BASE - Te与100BASE - TX标准的单端口物理层收发器，凭借其超低延迟、低功耗以及丰富的功能特性，成为满足严格工业现场总线应用需求的理想选择。

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一、特性亮点

（一）低延迟特性

DP83826具有较低的确定性延迟，TX延时仅为40ns，RX延时为170ns，并且在电源循环上的确定性延迟 < ±2ns，XI到TX_CLK关系的固定相位 < ±2ns。这种低延迟特性使得它在对实时性要求极高的工业自动化、机器人和运动控制等应用中表现出色，能够确保数据的快速、准确传输，有效减少系统响应时间。

（二）稳健的系统实施

• 电磁兼容性：该器件集成了用于增强EMC的集成电路，符合IEC 61000 - 4 - 2 ESD（±8kV接触，±15kV空气）、IEC 61000 - 4 - 4 EFT（5kHz、100kHz下 ±4kV）标准，同时满足CISPR 22传导发射B类和辐射发射B类要求，能够在复杂的电磁环境中稳定运行。
• 链路性能：支持快速链路丢失检测（< 10µs），电缆长度 > 150米，采用电压模式线路驱动器和MAC接口上的集成终端，电压容限达±10%，为系统的稳定连接提供了有力保障。

（三）低功耗设计

DP83826的功耗 < 160mW，并且支持可编程节能模式，包括主动睡眠、深度断电、节能以太网（EEE）IEEE 802.3az和局域网唤醒（WoL）等模式。在不同的工作场景下，能够根据实际需求灵活调整功耗，有效降低系统能耗，延长设备使用寿命。

（四）灵活的接口与模式

• 接口类型：提供MII、RMII两种MAC接口，可直接连接到媒体访问控制器（MAC），满足不同应用场景的接口需求。
• 工作模式：具有基本模式和增强模式两种可选模式。基本模式支持标准以太网应用，引脚排列与许多常见PHY引脚排列相匹配，方便现有系统的升级和替换；增强模式除支持标准以太网应用外，还可用于实时以太网应用，通过引脚的改变实现额外的特性，如专用基准时钟输出CLKOUT、支持强制模式和MDI/MDIX的专用硬件配置等。

二、应用领域

（一）工厂自动化与机器人

在工厂自动化生产线和机器人控制系统中，DP83826的低延迟和高可靠性特性能够确保设备之间的实时通信，实现精确的运动控制和数据传输，提高生产效率和产品质量。

（二）电网基础设施

在电网的监控、调度和管理系统中，需要快速、准确地传输大量的电力数据。DP83826的低延迟和长电缆支持能力，能够满足电网基础设施对数据传输的严格要求，保障电网的稳定运行。

（三）楼宇自动化

在楼宇自动化系统中，DP83826可用于连接各种智能设备，如传感器、控制器、执行器等，实现设备之间的互联互通和智能化管理。其低功耗设计有助于降低系统能耗，提高楼宇的能源效率。

（四）工业以太网现场总线

在工业以太网现场总线应用中，DP83826能够提供稳定、可靠的通信连接，支持多种工业以太网协议，满足不同现场总线系统的需求。

三、技术细节

（一）自动协商与MDIX分辨率

DP83826支持自动协商功能，通过交换快速链路脉冲（FLP）实现链路段两端之间的配置信息交换，确保根据链路伙伴与本地器件公布的能力，选择最高通用速度。同时，它能够自动确定是使用“直通”电缆还是“交叉”电缆，自动重新分配TD（MDI）通道和Rd（MDIX）通道，实现自动MDIX解析。

（二）节能以太网功能

• EEE概述：符合IEEE 802.3az定义的节能以太网（EEE）标准，在数据包利用率较低的情况下，可进入低功耗空闲（LPI）模式，节省功耗。通过特定的寄存器配置，可实现EEE功能的启用和广播。
• 旧MAC支持：即使所用MAC不支持节能以太网，也可通过寄存器编程配置DP83826，使其执行节能以太网功能，由主机控制器应用程序负责启用与禁用LPI信令。

（三）局域网唤醒功能

局域网唤醒（WoL）功能允许位于物理层上方的连接器件在检测到具有合格凭证的帧以前，保持低功耗状态。DP83826支持局域网唤醒魔术包™帧类型，通过CRC门防止无效数据包触发唤醒事件，确保唤醒功能的准确性和可靠性。

（四）低功耗模式

• 主动睡眠：未连接链路伙伴时，自动进入主动睡眠模式，降低功耗。通过向PHYSCR寄存器写入正确的位，可在PHY初始化期间启用此功能。
• IEEE断电：通过寄存器访问或INTR/PWRDN引脚激活，关断除SMI与内部时钟电路之外的所有PHY电路。
• 深度断电状态：进一步禁用PHY PLL，降低功耗。通过特定的序列进入该状态，实现更高效的节能。

（五）RMII中继器模式

DP83826提供RMII背靠背中继器模式功能，可扩展电缆范围。两个DP83826器件可在该模式下连接，无需任何外部配置，通过硬件配置将RMII接口CRS_DV引脚配置为RX_DV引脚，实现背靠背操作。

四、设计建议

（一）电源配置

DP83826采用集成LDO的3.3V单电源供电设计，允许使用3.3V或1.8V的I/O电压接口。在电源设计时，建议遵循数据表中的电源相关建议，进行适当的去电容器配置，确保电源的稳定性和可靠性。

（二）时钟要求

支持外部CMOS级振荡器源或带有外部晶体的内部振荡器。如果采用外部时钟源，将XI连接至时钟源，XO保持悬空状态；如果利用晶振运行，建议使用25MHz的并联谐振20pF负载晶体，并根据晶体供应商的建议选择合适的负载电容。

（三）布局指南

• 信号布线：对于MII、RMII信号，采用单端信号布线，使用50Ω接地阻抗，布线长度建议小于2英寸（5cm），最大长度小于6英寸（15cm）；对于MDI信号，采用差分信号布线，使用50Ω接地阻抗和100Ω差分控制阻抗，将MDI布线至同一层的变压器上。
• 返回路径：在所有MDI信号布线下方设置实心返回路径，避免信号布线之间的返回路径中断，确保信号质量和发射性能。
• 变压器布局：变压器下方不得有金属层，防止变压器将噪声注入下方金属，影响系统性能。

五、总结

DP83826作为一款高性能的工业以太网PHY，以其低延迟、低功耗、高可靠性和丰富的功能特性，为工业自动化、电网基础设施、楼宇自动化等领域的应用提供了卓越的解决方案。在实际设计过程中，电子工程师应根据具体的应用需求，合理选择工作模式和配置参数，遵循设计建议进行电路设计和布局，以充分发挥DP83826的性能优势，实现系统的高效、稳定运行。你在使用DP83826的过程中遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。