浅谈 PHY 芯片 UTP 接口直连（不使用变压器）的设计

浅谈 PHY 芯片 UTP 接口直连（不使用变压器）的设计

1.背景：

一个项目， 需要把IP101GR模块的UTP接口和交换机芯片 （RTL8305NB）

的 UTP 接口连在一起，设计的时候没有考虑太多，结果调试的时候就遇到不通

的问题，后来网上查询资料才知道，UTP 接口分为两种：电压驱动型和电流驱

动型，两种驱动方式决定了使用不同的变压器抽头。

究竟电流驱动的是接电压还是点电压驱动的接电压，网上说法不一，现在暂时认为是电流驱动的是接电压。（有待考证）。

2.基础知识：

网口 PHY芯片对 TX和 RX 信号（也就是 UTP接口）有两种驱动方式：电

压驱动和电流驱动。

2.1电流驱动方式：

这是比较早的一种驱动方式，只能用于10M网和 100M网，类似于有一个

恒流源，通过调节电流大小来实现载波变化，电流驱动方式与变压器相连时，变

压器的中间抽头要接上拉电压（感觉是为了提供偏执电压和电流用），上拉电压

由 PHY芯片决定，一般 1.8V，2.5V都有，看 PHY芯片的数据手册可以看出来，

典型的电流型驱动方式的链接方式如下：

他的等效电路如下：

第一个图上的 R163和 R164属于共模匹配电阻，这两个电阻还有一种链接方式，如下图所示：

2.2电压驱动方式：

这是现在比较常用的一种驱动方式，不仅能用于 10M网和 100M网，还能

应用于千兆网， 而且千兆网 POE供电也是基于这个原理， 类似于有一个电压源，

通过调节电压大小来实现载波变化，电压驱动方式与变压器相连时，变压器的中

间抽头不用接电压，直接接电容接地即可，具体参考 PHY芯片的数据手册，典

型的电压型驱动方式的链接方式如下：

他的等效电路如下：

在实际使用中，R171、R172、R173、R174 电阻有时候不用接。

3.应用

3.1情景一：两个电流型PHY直连

这也分两种情况，第一种，两个一样的 PHY 芯片， 这种比较简单，因为两

边都是电流驱动型的，之间连在一起就好，注意 RX 和 TX要交叉，如下图所示：

如果是两种不一样的PHY芯片，这就稍麻烦些，咱看看如果带着变压器应

该怎么接：

两边的 VCC1和 VCC2 分别对应两种PHY的参考电压， 也就是为了提供各

自不同的偏置电压。（这个图上没考虑那个 100Ω的共模电阻，在工业环境中最

好接上，独立的，我这没画是怕和下面的电路图混淆了）那好了，咱的目的是省

掉变压器，那么就用如下所示方式：

上面的两组变压器就等效到下面的这两组电路， 其实相当于一组变压器等效

到两个电容和四个电阻。

注：

1.其中连接千兆PHY时，电容取值 0.01uF，百兆 PHY时，电容取值0.1uF，

经验值，不一定准确。

2.电阻的选取也不是绝对的，2.5V时考虑 49.9Ω，1.8V 时考虑 25Ω。

3.以上两项的取值可以通过示波器测量两端的波形和隔离变压器的波形作比较，如何和隔离变压器时候的波形差不多的话就可以了（还没有验证。）

3.2情景二：两个电压型PHY直连

这也分为两种情况， 第一种就是两边的PHY芯片是一样的， 这样就好说了，

直接直连就可以，还是如下图所示：

第二种情况就是两边的PHY芯片是不一样的，这样的话和电流型的类似，

注意只是类似，就是原理是相似的，相对应的，但是接法是不一样的。先看一下

带变压器时的接法如下：

具体的电容值由PHY芯片的数据手册提供。所以如果想省掉变压器，他的

等效电路如下：

 

3.3情景三：一个电压型和一个电流型直连（不用变压器）

这种情况下，两边肯定不是相同类型的 PHY芯片了，我碰到的就是这种情

况，我用的 IP101GR是电压驱动型的，而交换机芯片（RTL8305N）是电流驱动型

的，如何将他们连起来，着实让我费了很大劲，不过最终还是做到了（查阅各方

资料，板子验证通过），先看如果带变压器应该怎么连接：

左边是 RTL8305，属于电流驱动型，所以中间抽头要加上拉偏置电压，右边

是IP101模块，属于电压驱动型，所以中间抽头不用接电压，接电容接地就好。

注： 这种方式是最好的方式，在有条件的情况下，或者工业现场最好这么连接。

他在省掉变压器的情况下如下图所示：

因为 RTL8395N的 PHY是 1.8V（即VCC1），所以左边的四个电阻我用的 33Ω，

这种连接方式就可以保证两边正常通信了。