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BCM5221KPB イーサネット PHY: 機能、ブロック図、アプリケーション、データシート

10/100 Mbps イーサネット接続を使用している場合、BCM5221KPB はツイストペア ネットワークとファイバー ネットワークの両方に信頼性が高く効率的なソリューションを提供します。このガイドでは、BCM5221KPB とは何か、内部でどのように動作するか、電力を供給して効果的に使用する方法について説明します。また、その主な機能、仕様、用途、類似部品との比較もご覧いただけます。最後には、デザイン内でこの PHY を使用する理由と場所を正確に理解できるようになります。

カタログ

BCM5221KPBとは何ですか？

の BCM5221KPB は、Broadcom によって開発されたシングル チャネル 10/100 Mbps イーサネット物理層トランシーバー (PHY) であり、ツイスト ペアまたはファイバー メディアを介した効率的なデータ送信用に設計されています。BCM5221 ファミリに属し、高度なミックスドシグナル技術をコンパクトなパッケージに統合し、工業用温度範囲全体で信頼性の高い動作を提供します。このファミリは、低電力アーキテクチャと標準イーサネット インターフェイスとの互換性で知られており、ネットワーク設計における選択肢として確立されています。

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BCM5221KPB のボールアウト図

行–列	信号名	機能の説明
A1	REGDVDD	安定化電源入力
A2	JTAG_EN	JTAGテストインターフェイスを有効にします
A3	CRS/CRS_DV	MII のキャリア センス / データ有効信号
A4	TXD1	送信データビット1
A5	TXD0	送信データビット0
A6	TXEN	送信イネーブル信号
A7	テキサー	送信エラーインジケーター
A8	RXER	受信エラーインジケーター
B1	REF_CLK	基準クロック入力
B2	OVDD	出力電圧電源
B3	コル	衝突検出 (MII)
B4	TXD3	送信データビット3
B5	TXD2	送信データビット2
B6	TXC	送信クロック(MII)
B7	RXC	受信クロック(MII)
B8	RXD0	受信データビット0
C1	エクスタロ	水晶発振器出力
C2	OVDD/NC	出力電源または接続されていません
C3	DVDD	デジタルコア電源
C4	PHYAD0 / FDX_LED#	PHY アドレス ビット 0 / 全二重 LED (アクティブ ロー)
C5	DVDD	デジタルコア電源
C6	RXDV	受信データ有効
C7	OGND	出力グランド
C8	RXD1	受信データビット1
D1	エクスタリ	水晶発振器入力
D2	リセット#	アクティブローリセット
D3	PHYAD2 / ACT_LED#	PHY アドレス ビット 2 / アクティビティ LED (アクティブ ロー)
D4	DGND	デジタルアース
D5	PHYAD1 / COL_LED#	PHY アドレス ビット 1 / コリジョン LED (アクティブ ロー)
D6	DGND	デジタルアース
D7	MDC	管理データクロック
D8	RXD2	受信データビット2
E1	XTLGND	クリスタルグラウンド
E2	PHYAD3 / 一時停止	PHY アドレス ビット 3 / PAUSE 入力
E3	PHYAD4	PHYアドレスビット4
E4	テステン	テストイネーブルピン
E5	OGND	出力グランド
E6	MDIO	管理データ入出力
E7	OVDD	出力電圧電源
E8	RXD3	受信データビット3
F1	LOW_PWR	低電力モードの有効化
F2	エネルギー_DET	エネルギー検出信号
F3	MII_JP	MII インターフェースの有効化
F4	AVDD	アナログ電源
F5	AVDD	アナログ電源
F6	F100TCK	100Mbpsのテストクロック
F7	安念TRST#	オートネゴシエーション有効/JTAGリセット(アクティブロー)
F8	FDX	全二重モードインジケーター
G1	SD-	差動ペア入力（マイナス）
G2	SD+	差動ペア入力（正）
G3	バイアスグラウンド	バイアスグランド
G4	RD –	受信差動ペア（マイナス）
G5	TD–	送信差動ペア（マイナス）
G6	AGND	アナログアース
G7	XMTLED# / INTR# / FDXLED#	送信 LED (アクティブ ロー) / 割り込み / 全二重 LED (アクティブ) 低い）
G8	SPDLED# / ADV_PAUSE# / TMS	速度 LED (アクティブ ロー) / アドバタイズド一時停止 / JTAG TMS
H1	REGAVDD	アナログ安定化電源
H2	BIASVDD	バイアス電圧供給
H3	RDAC	受信DACピン
H4	RD+	受信差動ペア（正）
H5	TD+	送信差動ペア（正）
H6	AGND	アナロググランド
H7	RCVLED# / ACTLED# / MDIX_DIS / TDO	受信LED / アクティビティLED / MDIX無効化 / JTAG TDO
H8	LNKLED# / MEDIA_CONV# / TDI	リンクLED / メディアコンバータモード / JTAG TDI

BCM5221KPBの特長

• 10/100BASE-TXおよび100BASE-FX機能

BCM5221KPB は、IEEE 802.3u 準拠の 10BASE-T および 100BASE-TX イーサネット オーバー ツイストペア (UTP) 銅線ケーブルをサポートします。また、外部光ファイバーコンポーネントと併用する場合は 100BASE-FX 動作もサポートし、ロジックを追加することなく銅線とファイバー間のシームレスなメディア変換を可能にします。

• シングルポート、低電力 PHY

このデバイスは単一の送信チャネルと受信チャネルを統合しているため、コンパクトなシングルポート イーサネット アプリケーションに最適です。2.5 V または 3.3 V 電源で動作し、一般的な条件下で消費電力が 275 mW 未満であるため、システムの消費電力の削減に役立ちます。

• 統合型電圧レギュレータ

BCM5221KPBには、単一電源電圧での動作を可能にするオンチップレギュレータが含まれています。これにより、電源設計が簡素化され、PCB 上で必要な外部コンポーネントの数が削減されます。

• 高度な電源管理

PHY には、ケーブル上に信号が存在しない場合にデバイスの電源を自動的にオフにするエネルギー検出回路が組み込まれています。ユーザー定義の間隔で定期的に起動し、リンク機能を失うことなくアイドル期間中のエネルギー消費を最小限に抑えることができます。

• 自動 MDIX 機能

Broadcom の Auto-MDIX テクノロジーを備えており、ストレート ケーブルまたはクロスケーブルを自動的に検出して修正します。これにより、手動でケーブルを選択する必要がなくなり、ネットワークの設置とメンテナンスが簡素化されます。

• ケーブルの診断と監視

このデバイスには、ケーブル長を推定し、ノイズ レベルを示す診断機能が組み込まれています。これらの機能には内部レジスタを介してアクセスできるため、システムはケーブル整合性監視を実装し、ネットワーク パフォーマンスを最適化できます。

• 工業用温度範囲

BCM5221KPB は、-40 °C ～ +85 °C の広い動作温度範囲をサポートします。そのため、過酷な環境下でも安定した性能を必要とする商業用途と産業用途の両方に適しています。

• IEEE 802.3u MII/RMII 準拠

トランシーバーは IEEE 802.3u ファスト イーサネット規格に完全に準拠しており、MII インターフェイスと RMII インターフェイスの両方をサポートしています。これにより、組み込みおよびネットワーキング アプリケーションにおける幅広いイーサネット MAC コントローラへの柔軟な接続が可能になります。

• JTAG バウンダリ スキャンのサポート

このチップには、ボードレベルのテストと診断を容易にする IEEE 1149.1 JTAG バウンダリ スキャン テスト機能が含まれています。これにより、製造歩留まりが向上し、開発および生産時のデバッグが簡素化されます。

• CESD保護を備えた堅牢な設計

BCM5221KPB は、帯電静電気放電 (CESD) および過渡現象に対する耐性を強化して設計されており、電気ノイズの多い環境でも信頼性の高い動作を保証します。この堅牢性は、産業用または屋外のネットワーク設置において貴重です。

• BCM5201 との下位互換性

BCM5221KPB は、旧世代の BCM5201 とレイアウト互換性があるため、既存の設計を簡単にアップグレードできます。この互換性により、再設計の労力が軽減され、低電力 PHY テクノロジへの移行が迅速化されます。

• 高い統合レベル

このデバイスは、イコライザー、ADC、PLL、ラインドライバー、エンコーダー/デコーダー、およびサポート回路を単一チップ上に統合しています。これにより、外部コンポーネントの数が最小限に抑えられ、BOM コストが削減され、PCB レイアウトが簡素化されます。

BCM5221のブロック図

BCM5221 のブロック図は、PHY の内部機能アーキテクチャを示しており、アナログ ライン信号がどのようにデジタル データに変換され、デバイス内で管理されるかを示しています。左側では、差動ライン インターフェイス (TD±、RD±、SD±) が Auto-MDIX、ADC、デジタル アダプティブ イコライザー、クロック リカバリ ブロックなどの回路を通過し、正確な信号検出とケーブル効果の補償を保証します。これらの処理された信号は、10BASE-T および 100BASE-X PCS コアによって処理され、データの送受信のためにホスト MAC に直接接続する MII インターフェイスにリンクされます。自動ネゴシエーション、LED ドライバー、MII 管理制御などの追加モジュールにより、シームレスなネットワーク構成、ステータス表示、および制御が可能になるため、このブロック図は、BCM5221KPB がネットワーキング製品における信頼性の高い標準準拠のイーサネット通信をどのように確保するかを理解する上で重要になります。

BCM5221 電源接続

BCM5221 の電源接続図は、安定した動作を確保するために、デバイスの内部アナログおよびデジタル セクションに適切に電力が供給され、切り離される方法を示しています。3.3 V の単一電源が REGAVDD ピンと REGDVDD ピンに供給され、チップ内の AVDD ドメインと DVDD ドメインに安定化された電圧が供給されます。複数のバイパス コンデンサ (2.2 μF、0.1 μF、および 0.01 μF) がアナログおよびデジタル電源ピンの近くに配置され、さまざまな周波数範囲にわたるノイズをフィルタリングし、信号の完全性を向上させます。この電源配置は、BCM5221KPB でクリーンなアナログ性能を維持し、デジタル スイッチング ノイズを最小限に抑え、信頼性の高い高速イーサネット通信を確保するために重要です。

BCM5221KPBの仕様

タイプ	パラメータ
メーカー	アバゴ テクノロジーズ/ブロードコム
包装	トレイ
部品のステータス	廃止
タイプ	トランシーバー
プロトコル	イーサネット
ドライバー/レシーバーの数	1/1
電圧 – 電源	2.5V～3.3V
動作温度	–40℃～85℃

BCM5221KPB アプリケーション

1. PCMCIA および CardBus ネットワーク インターフェイス カード

BCM5221KPB は、コンパクトなサイズと低消費電力が重要な PCMCIA および CardBus ネットワーク インターフェイス カードでの使用に最適です。シングルポート PHY 設計と統合電圧レギュレータにより、外部コンポーネントの数が減り、よりスリムなネットワーク カード設計が可能になります。内蔵の Auto-MDIX および低電力モードにより、ボードの複雑さを最小限に抑えながらパフォーマンスが向上します。

2. マザーボード上の LAN 統合イーサネット ポート

このデバイスは通常、デスクトップ PC および組み込みシステム用の LAN オン マザーボード (LOM) ソリューションに統合されます。IEEE 802.3u 標準への準拠と MII インターフェイスと RMII インターフェイスの両方のサポートにより、イーサネット MAC コントローラへの直接接続が簡単になります。これにより、外部トランシーバー モジュールを必要とせずに、信頼性の高い高速ネットワーク接続が可能になります。

3. IP電話（VoIP電話）

BCM5221KPB は、IP および VoIP 電話に安定したエネルギー効率の高いイーサネット接続を提供します。低消費電力とインテリジェントなパワーダウン機能は、常時オンの通信デバイスのエネルギー使用量を削減するのに役立ちます。Auto-MDIX サポートによりインストールが簡素化され、これらの電話機がさまざまなネットワーク構成でシームレスに動作できるようになります。

4. ケーブルモデム

このトランシーバは、家庭用または商用ブロードバンド アクセスに信頼性の高い 10/100 Mbps イーサネット インターフェイスを必要とするケーブル モデムに最適です。設置面積が小さく消費電力が低いため、コンパクトなモデム設計に簡単に統合できます。ケーブル診断機能とノイズ表示機能により、ケーブル品質が変化する環境でも安定したネットワーク パフォーマンスを確保できます。

5. セットトップボックスとプリントサーバー

BCM5221KPB は、スペース効率と安定したイーサネット接続が必要とされるセットトップ ボックスやプリント サーバーでよく使用されます。シングルチップ設計により、PCB の複雑さが軽減され、同時に信頼性の高いファスト イーサネット パフォーマンスが提供されます。これにより、OEM は生産コストを増加させることなく、ネットワーク機能を内蔵したコンパクトなデバイスを構築できます。

6. 無線アクセス ポイントおよび組み込み通信機器

PHY は、有線アップリンク接続を必要とする無線アクセス ポイントや組み込み通信システムにも導入されています。工業用温度範囲と堅牢な CESD 保護により、困難なネットワーク環境でも安定した動作が保証されます。柔軟なインターフェイス サポートとインテリジェントな電源機能により、コンシューマ グレードとキャリア グレードの両方のネットワーキング機器にスムーズに統合されます。

BCM5221KPB 類似部品

仕様	BCM5221KPB	BCM5221A3KPTG	BCM5221A4KPTGT	BCM5221A4KPTG	BCM5222KPF	BCM5221A4KMLG
メーカー	ブロードコム	ブロードコム	ブロードコム	ブロードコム	ブロードコム	ブロードコム
PHYチャネル	1	1	1	1	2	1
イーサネット規格	10/100BASE-TX/FX	10/100BASE-TX/FX	10/100BASE-TX/FX	10/100BASE-TX/FX	10/100BASE-TX	10/100BASE-TX/FX
インタフェース	MII / RMII	MII / RMII	MII / RMII	MII / RMII	MII / RMII	MII / RMII
パッケージの種類	BGA-64	TQFP-64	TQFP-64（テープ＆リール）	TQFP-64	TQFP-80	LQFP / MLF
電源	2.5V / 3.3V	2.5V / 3.3V	2.5V / 3.3V	2.5V / 3.3V	2.5V / 3.3V	2.5V / 3.3V
消費電力（代表値）	< 275 mW	< 275 mW	< 275 mW	< 275 mW	やや高め（デュアル）	< 275 mW
自動 MDIX サポート	はい	はい	はい	はい	はい	はい
ポート数 / アプリケーション	単一の標準 PHY	単一の標準 PHY	単一の製品パッケージ	単一の標準 PHY	マルチポート設計向けのデュアルポート	単一の代替パッケージ
使用事例	一般的なイーサネットトランシーバ	ボードマウント PHY、初期バージョン	大量生産のSMTアセンブリ	標準 PHY バリアント	スイッチ、ルーター、デュアルポートNIC	代替フォームファクタ/レイアウトの互換性

BCM5221KPBのメリットとデメリット

利点

• インテリジェントな省エネモードによる低消費電力

• 単電源動作により電源設計が簡素化されます。

• 温度、電圧変動、CESDに対する高い耐性

• Auto-MDIX と診断によりネットワークの信頼性が向上

• 実証済みの成熟した DSP ベースの PHY アーキテクチャ

短所

• 10/100 Mbps に制限され、ギガビットはサポートされません

• シングルポート設計はマルチポートシステムには理想的ではありません

• 最新の PHY 機能が少ない古い世代

• 新しい超低電力 PHY よりも高い有効電力

• 廃止されたステータスは長期的な可用性に影響を与える可能性があります

BCM5221KPB 梱包寸法

パラメータ	シンボル	分	タイプ	マックス	説明
パッケージ本体サイズ	A×B	7.9	8	8.1	BGAパッケージの全長と幅
パッケージの高さ	Z	1.3	1.4	1.5	はんだボールを含む全高さ
ボールピッチ	P	–	0.8	–	隣接するはんだボール間の中心間距離
ボール径	D	0.41	0.46	0.51	個々のはんだボールの直径
ボールの高さ	H	0.31	0.36	0.41	設置面からのはんだボールの高さ
スタンドオフ高さ	S	0.65	0.7	0.75	座面からパッケージ本体までの距離
ボールグリッドアレイ	–	–	8×8	–	総ボールマトリックス配置（ボール64個）
ボールパッドコーナー	–	–	A1	–	ピン 1 (A1) コーナー基準マーカー
最初の行の端	E	–	1.2	–	パッケージの端からボールの最初の列までの距離
ボールの配置方向	–	–	底面図	–	ボールの番号付けは A1 のコーナーの方向に従います

BCM5221KPBのメーカー

BCM5221KPBは、 ブロードコム株式会社は、幅広い有線および無線通信ソリューションの設計と供給で知られる世界的な半導体大手企業です。Broadcom は、データ センター、電気通信、家庭用電化製品で使用される高性能ネットワーキング、ブロードバンド、および接続コンポーネントを専門としています。Broadcom は、信頼性の高いイーサネット PHY トランシーバを製造してきた長い歴史により、産業用および商用ネットワーキング アプリケーションの信頼できるメーカーとしての地位を確立しています。

結論

BCM5221KPB は、10/100 Mbps イーサネット アプリケーション向けに、低消費電力、柔軟なメディア サポート、堅牢な設計、実証済みの DSP ベースのパフォーマンスの強力なバランスを提供します。統合された電圧レギュレータ、Auto-MDIX 機能、ケーブル診断、および幅広い温度許容差により、さまざまな環境に多用途に使用できます。MII/RMII インターフェイスのサポートと以前の PHY 世代との下位互換性により、システム設計とアップグレードが簡素化されます。ギガビット サポートがなく古い世代ですが、その信頼性と統合機能により、多くの組み込みソリューションやネットワーキング ソリューションとの関連性が保たれています。

データシートPDF

BCM5221KPB データシート:

BCM5221 製品概要.pdf