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以太网 PHY 接入 · 标准参考设计

千兆网口电路设计:分立 RJ45 + 外置网络变压器(电压型 PHY)

  • 非 PoE
  • 分立 RJ45 + 外置网变
  • 片内端接电压型架构

版本 D1.0 验证状态 图文核查完成,未做硬件验证作者 沃虎技术团队审核 Geoffery Bob(FAE 工程师)审核日期 发布 更新

千兆网口电路设计:分立 RJ45 + 外置网络变压器(电压型 PHY)原理图(标准设计参考 D1.0)
千兆网口电路设计:分立 RJ45 + 外置网络变压器(电压型 PHY) · 标准设计参考原理图(D1.0)

千兆网口电路设计要点

PHY 侧接口

四对 MDI 均用于双向收发。采用片内已集成端接的电压型 PHY,数据线上不重复添加 49.9Ω 端接,PHY 侧中心抽头不接外部偏置电源。

四路中心抽头

CT_A-CT_D 各自通过 C1-C4(100nF)接 GND;电容靠近对应网变引脚。四个 CT 彼此不直接短接,也不将 CT 直接接地。

千兆网变与线对

T1 内含四路 1:1 隔离变压器 + CMC,构成 TD 结构。A/B/C/D 依次接RJ45 的 1/2、3/6、4/5、7/8;四对均为数据对。

共模端接与屏蔽

四路线缆侧 CT 各经 R1-R4(75Ω)汇入 BS,再经 C5(1nF / 2kV)接SHIELD。电阻、电容为板上外置器件;RJ45 金属壳接同一 SHIELD。

适用范围

非 PoE;适用于片内端接、CT 经电容接地的架构。GND 与 SHIELD 分网,整机关联另行设计;PHY 的供电、时钟、复位及 MAC 接口按具体选型补齐。

千兆网口电路原理图怎么读

  • 适用:片内端接、CT 电容接地的电压型架构。
  • CT_A-CT_D 各经 C1-C4 接 GND,彼此不短接。
  • 四对线均为数据对;RJ45 4/5、7/8 不短接。
  • R1-R4、C5 为板上外置 Bob Smith 器件。
  • GND 与 SHIELD 分网;功能名不代表封装脚号。
  • 圆点 = 连接;跨线弧 = 不连接;绕组点 = 同名端。
  • MDI 接口参考电路:功能端名按所选 PHY、网变和 RJ45 的实际封装脚号映射。

相关沃虎器件(选型参考)

以上料号为本参考设计 PDF“产品图示”所列的沃虎器件,用于选型参考;最终型号须按 PHY 原厂资料与电路参数逐项复核。

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器件设计理由与技术依据

器件 / 参数数量与位置设计理由依据与页码
U1 / 电压型 PHY1个限定为 MDI 片内端接、PHY 侧 CT 采用电容接地的千兆器件。因此数据线上不重复加 49.9Ω,并且不向 CT 外加电源;不是所有电压型 PHY 的无条件通用接法。E1 p114-115;E2 p3-4;E4 p3
C1-C4 / 100nF4 颗,T1 外依次连接 CT_A/CT_B/CT_C/CT_D 与 GND,给各对共模信号提供交流回路,并阻断该支路直流。四个 CT 彼此独立;电容各自紧靠对应引脚,不合并为一颗。E1 p115 图9-2;E2 p4 §4.2
T1A-T1D / 1:14 路,T1 内四路隔离变压器分别传输 A/B/C/D 差分信号。PHY 侧 CT 只经各自电容接地;线缆侧 CT 各自引出至 75Ω。电感、插损、回损、串扰及绝缘规格按选定 PHY 核定。E1 p115-116;E3 p5 图3
CMC_A-CMC_D4 路,T1 内每路双绕组共模扼流圈串在线缆侧两条数据线上,用于抑制共模干扰。与隔离变压器组成 TD,不含自耦绕组;Bob Smith 从变压器线缆侧 CT 引出。E3 p4-5,图3
R1-R4 / 75Ω4 颗,T1 外分别接四路线缆侧 CT 与公共 BS。先各经一颗 75Ω 再汇合,形成共模端接;不把四个 CT 直接并在一起。75Ω 用于共模端接,不串入差分数据主通道。E1 p115 图9-2;E2 p4 §4.2
C5 / 1nF,2kV1 颗,T1 外BS 经 C5 交流耦合到 SHIELD,同时隔断直流。数值取自原厂示例;2kV 标注须落实为具体器件额定值,并校核整机绝缘试验,不能直接等同于 2kVac 或浪涌等级。E1 p115 图9-2;E2 p4 §4.2
J1 / 分立 RJ451 个,不含磁件A→1/2,B→3/6,C→4/5,D→7/8,正负极性逐对一致。1000BASE-T 四对都传数据,因此 4/5、7/8 均不短接;金属屏蔽壳直接接 SHIELD。E1 p115 图9-2;E2 p4 图4-1
GND / SHIELD两个网络C1-C4 接 PHY 电路地 GND;C5 另一端与 RJ45 壳体接 SHIELD。整机是否采用耦合器件、如何连接机壳或 PE,需结合产品结构、EMC 和绝缘要求确定。E1 p115 注D;E2 p4、§8.2

原厂资料与采用范围

  1. E1 · Texas Instruments DP83867IR/CR,SNLS484J,2026-06 修订。p114-116、图9-2:片内端接、四路独立 0.1µF、线对映射及 75Ω + 1nF/2kV。
  2. E2 · Microchip KSZ9131MNX Hardware Design Checklist,DS00003371A,2020。p3-4,§4.1/4.2、图4-1:无外部端接/偏置、独立 CT 电容与公共 Bob Smith 电容。
  3. E3 · Microchip / Microsemi ENT-AN0098 / VPPD-01740,Rev.2.2,2018-06。正文 p4-5、图3(PDF p6-7):隔离变压器 + 线缆侧双绕组 CMC,以及线缆 CT 端接位置。
  4. E4 · 裕太微 / Motorcomm《YT8511 的应用说明》V1.2,p3“MDI 接口”。原厂署名资料的公开转载:用于交叉核对电压型输出、片内端接及 100nF 接地;选型时应向原厂核对现行版本。

使用边界

本方案为非 PoE 的 MDI 接口参考。具体 PHY、网变及端口防护选定后,还需复核数值、封装脚号和整机接地,并完成链路、MDI、EMC 与绝缘测试。图文核查不能代替硬件验证。落板要求:四对MDI按100Ω差分阻抗布线,控制对内偏差与支路长度;CT电容就近接GND。保持磁性隔离区,电源/地铜处理按PHY与网变原厂布局规则。Bob Smith仅为共模端接,不承担ESD或浪涌钳位功能。

千兆网口电路常见问题

千兆网口 RJ45 引脚怎么对应?4/5、7/8 能像百兆那样短接吗?

不能。1000BASE-T 四对都传数据,A→1/2、B→3/6、C→4/5、D→7/8,正负极性逐对一致,4/5、7/8 均不短接。Bob Smith 共模端接改为从 T1 四路线缆侧 CT 各经一颗 75Ω 引出,再汇入公共 BS。

四个中心抽头能并在一起共用一颗电容吗?

不能。CT_A-CT_D 各自通过 C1-C4(100nF)接 GND,四个 CT 彼此不直接短接,也不将 CT 直接接地;每颗电容紧靠对应网变引脚,不合并为一颗。线缆侧同理,四个 CT 先各经 75Ω 再汇合,不直接并在一起。

电压型千兆 PHY 还要加 49.9Ω 端接或给中心抽头供电吗?

本设计不加。前提是 PHY 为 MDI 片内端接、PHY 侧 CT 采用电容接地的千兆器件,因此数据线上不重复加 49.9Ω,也不向 CT 外加电源。这不是所有电压型 PHY 的无条件通用接法,需按选定 PHY 资料核实。

Bob Smith 电容标 1nF/2kV,选料时怎么理解这个 2kV?

1nF/2kV 取自原厂示例,C5 把 BS 交流耦合到 SHIELD 并隔断直流。2kV 须落实为具体器件的额定值,并校核整机绝缘试验,不能直接等同于 2kVac 或浪涌等级;Bob Smith 仅为共模端接,不承担 ESD 或浪涌钳位功能。

Reference design · PDF

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《1000BASE-T 网络接口 & 千兆网络变压器 & 电压型 PHY》 · D1.0 · 3 页

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