Hoja de Datos del Receptor de Fibra Óptica Serie PLR137 - Interfaz Photolink - 2.4-5.5V - 16Mbps - Luz Roja 650nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie PLR137 representa un módulo receptor de fibra óptica de alto rendimiento diseñado para la transmisión digital de datos ópticos. Está concebido para convertir señales ópticas en salidas eléctricas compatibles con TTL, facilitando una comunicación de datos fiable a través de cables de fibra óptica de plástico (POF). El núcleo del dispositivo es un Circuito Integrado Fotodetector CMOS (PDIC) patentado, que permite una alta sensibilidad y un bajo consumo de energía. Este producto está optimizado para su uso con fuentes de luz roja, típicamente alrededor de la longitud de onda de 650 nm, lo que lo hace adecuado para una gama de aplicaciones de interfaz digital, tanto de consumo como industriales, donde la inmunidad al ruido y una mayor duración de la batería son críticas.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La serie PLR137 ofrece varias ventajas clave que la posicionan favorablemente en el mercado. Su alta sensibilidad del fotodetector, optimizada para la luz roja, permite distancias de transmisión más largas o el uso de transmisores de menor potencia. El circuito de control de umbral integrado mejora significativamente el margen de ruido, mejorando la integridad de la señal en entornos eléctricamente ruidosos. Además, su bajo consumo de energía es un factor decisivo para dispositivos portátiles y alimentados por batería. Los mercados objetivo principales incluyen interfaces de audio digital (como Dolby AC-3), enlaces de datos industriales y cualquier aplicación que requiera un enlace de comunicación óptica robusto, de corto a medio alcance, que sea inmune a las interferencias electromagnéticas.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y la integración del sistema.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La tensión de alimentación (Vcc) nunca debe exceder los 5.5V ni ser inferior a -0.5V. La tensión del pin de salida no debe forzarse por encima de Vcc + 0.3V. El dispositivo puede almacenarse en temperaturas de -40°C a 85°C, pero opera dentro de un rango más estrecho de -20°C a 70°C. Un parámetro crítico para el montaje es la temperatura de soldadura, clasificada en 260°C durante un máximo de 10 segundos, lo que es típico para procesos de reflujo sin plomo. La protección contra descargas electrostáticas (ESD) es de 2000V (Modelo de Cuerpo Humano) y 100V (Modelo de Máquina), lo que indica que son necesarias precauciones estándar de manipulación.

2.2 Condiciones Recomendadas de Operación

Para un funcionamiento fiable, el dispositivo debe alimentarse dentro del rango de tensión de alimentación recomendado de 2.4V a 5.5V, con un valor típico de 3.0V. Operar fuera de este rango puede conducir a un rendimiento degradado o al incumplimiento de otras características especificadas.

2.3 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros, medidos a 25°C, Vcc=3V y una capacitancia de carga de 5pF, definen el rendimiento del receptor.

• Longitud de Onda de Sensibilidad Máxima (λp):650 nm. El receptor es más sensible a la luz roja en esta longitud de onda.
• Distancia de Transmisión (d):0.2 a 5 metros. Este rango es típico para la fibra óptica de plástico estándar.
• Potencia del Receptor (Pc):La potencia óptica mínima requerida (sensibilidad) es de -27 dBm (mínimo) a 16 Mbps. La potencia de entrada máxima permitida antes de un posible daño o distorsión es de -14 dBm. La diferencia entre estos valores es el rango dinámico.
• Corriente de Disipación (Icc):Típicamente 4 mA, con un máximo de 12 mA. Esta baja corriente es clave para la duración de la batería.
• Niveles de Tensión de Salida:La salida compatible con TTL proporciona un nivel alto (VOH) típicamente de 2.5V (mín. 2.1V) y un nivel bajo (VOL) típicamente de 0.2V (máx. 0.4V).
• Parámetros de Temporización:Los tiempos de subida y bajada (tr, tf) son típicamente de 10 ns (máx. 20 ns). Los retardos de propagación (tPLH, tPHL) son de hasta 120 ns. La distorsión del ancho de pulso (Δtw) está dentro de ±25 ns, y el jitter (Δtj) varía de 1 a 20 ns dependiendo de la potencia de entrada.
• Tasa de Transferencia (T):Admite señales No Retorno a Cero (NRZ) desde 0.1 Mbps hasta 16 Mbps.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas de rendimiento típicas que proporcionan información sobre el comportamiento en condiciones variables.

3.1 Tensión de Alimentación vs. Potencia Mínima del Receptor

La Figura 4 ilustra cómo cambia la potencia mínima del receptor (sensibilidad) con la tensión de operación. En general, la sensibilidad puede mejorar ligeramente a tensiones más altas dentro del rango de operación. Esta curva es esencial para que los diseñadores confirmen un margen de enlace adecuado cuando se opera a tensiones distintas de los típicos 3.3V.

3.2 Tasa de Transferencia vs. Potencia Mínima del Receptor

La Figura 5 muestra la relación entre la velocidad de datos y la potencia óptica de entrada requerida. A medida que aumenta la velocidad de datos, el receptor típicamente requiere más potencia óptica (dBm menos negativo) para mantener una baja tasa de error de bit. Esta curva es crítica para determinar la distancia máxima alcanzable a una velocidad de datos deseada o para seleccionar una potencia de transmisor apropiada.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El dispositivo viene en un encapsulado estándar de 3 pines. Las funciones de los pines son: Pin 1: Vout (Salida), Pin 2: GND (Tierra), Pin 3: Vcc (Tensión de Alimentación). La dimensión mecánica crítica es la longitud del pin (A1), que varía según la variante del dispositivo (ej., PLR137, PLR137/S, PLR137/S9, etc.), oscilando entre 8.00 mm y 16.00 mm. Todas las dimensiones tienen una tolerancia general de ±0.10 mm. La variante específica debe seleccionarse en función de los requisitos mecánicos del conector huésped o del montaje en PCB.

5. Guías de Aplicación y Diseño

5.1 Circuito de Aplicación Típico

La hoja de datos proporciona dos circuitos de aplicación general para operación a 3V y 5V. Ambos circuitos requieren componentes externos de desacoplamiento y filtrado. Un condensador de 0.1µF (C1) debe colocarse lo más cerca posible de los pines Vcc y GND (a menos de 7mm para un buen acoplamiento) para desacoplar el ruido de alta frecuencia. Un condensador opcional de 30pF (C2) en la salida puede ayudar a reducir el "ringing". Se puede usar un inductor de 47µH (L2) en serie con la fuente de alimentación para un filtrado de ruido adicional. La elección entre el circuito de 3V y 5V depende de la tensión del sistema disponible y del "swing" de salida deseado.

5.2 Métodos de Medición

El documento describe métodos estándar para caracterizar el dispositivo. La Figura 1 detalla cómo medir la potencia de entrada máxima y mínima utilizando un circuito de control, un transmisor, un cable POF estándar y un medidor de potencia óptica. La Figura 2 muestra la configuración para medir la corriente de alimentación. La Figura 3 ilustra el circuito de prueba y las definiciones para la tensión de salida, los parámetros de temporización de pulso (tiempo de subida/bajada, retardo de propagación) y el jitter.

6. Información de Embalaje y Pedido

6.1 Explicación de la Etiqueta y Empaquetado

La etiqueta del producto contiene varios códigos: CPN (Número de Producto del Cliente), P/N (Número de Producto), QTY (Cantidad por Empaque), LOT No (Número de Lote) y códigos de referencia para varios rangos (no se usan típicamente para este receptor digital). Las opciones de empaquetado estándar son 500 piezas por bolsa o 2000 piezas por bolsa, con 4 bolsas por caja.

7. Notas de Cumplimiento y Fiabilidad

El producto está diseñado para cumplir con regulaciones ambientales clave. Se indica que se mantiene dentro de las versiones compatibles con RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), cumple con las regulaciones REACH de la UE y está libre de halógenos (Bromo <900ppm, Cloro <900ppm, Br+Cl <1500ppm). Estos cumplimientos son importantes para satisfacer los estándares ambientales globales en productos electrónicos.

8. Consideraciones de Diseño y Preguntas Frecuentes

8.1 Consideraciones Clave de Diseño

• Presupuesto del Enlace:Siempre calcule el presupuesto del enlace comparando la potencia de salida de su transmisor (acoplada a la fibra) con la sensibilidad del receptor a su velocidad de datos y tensión de operación. Incluya las pérdidas de los conectores y un margen para el envejecimiento.
• Desacoplamiento de la Fuente de Alimentación:El condensador de 0.1µF debe colocarse lo más cerca posible de los pines del receptor para garantizar una operación estable y minimizar el ruido.
• Alineación de la Fibra:La alineación mecánica adecuada entre la fibra y el fotodetector del receptor es crítica para maximizar la potencia óptica acoplada.
• Integridad de la Señal:Para operación de alta velocidad cerca de 16 Mbps, considere los efectos del jitter y la distorsión del ancho de pulso en los márgenes de temporización de su sistema.

8.2 Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo usar este receptor con una fuente de luz infrarroja de 850nm?

R: No. El receptor está optimizado para una longitud de onda de sensibilidad máxima de 650nm (luz roja). Su sensibilidad será significativamente menor a 850nm, lo que podría hacer que el enlace no funcione.

P: ¿Cuál es la velocidad de datos máxima soportada?

R: La velocidad de datos máxima garantizada para señalización NRZ es de 16 Mbps bajo las condiciones especificadas. La operación más allá de esta velocidad no está caracterizada.

P: ¿Cómo selecciono la variante correcta del dispositivo (ej., PLR137/S vs. PLR137/S9)?

R: La selección se basa únicamente en la longitud de pin requerida (dimensión A1) para su carcasa mecánica o conector específico. Consulte la Tabla de Selección de Dispositivos en la sección de Dimensiones del Encapsulado.

P: ¿Se necesita un amplificador externo?

R: No. El dispositivo integra un fotodetector sensible y un amplificador controlado por umbral en un solo PDIC CMOS, proporcionando una salida directa a nivel TTL.

9. Principio de Funcionamiento

El PLR137 opera bajo el principio del efecto fotoeléctrico interno. Los fotones de luz entrantes, típicamente a 650nm, impactan el fotodetector integrado dentro del PDIC CMOS. Esto genera pares electrón-hueco, resultando en una pequeña fotocorriente proporcional a la potencia óptica. Esta corriente es luego amplificada y procesada por los circuitos integrados. Una característica clave es el circuito de control de umbral incorporado, que establece un nivel de decisión para distinguir entre los estados lógicos '0' y '1', mejorando la inmunidad al ruido y las variaciones en la potencia óptica media. La salida final es una señal digital regenerada y compatible con TTL.

10. Escenarios de Aplicación y Casos de Uso

Interfaz de Audio Digital:Una aplicación principal es en interfaces de audio digital Dolby AC-3, donde proporciona un enlace de alta fidelidad y eléctricamente aislado entre componentes como reproductores de DVD y receptores de audio, eliminando bucles de tierra y zumbidos.

Enlace de Datos Industrial:En automatización de fábricas, el receptor puede usarse en redes de sensores o enlaces de control donde altos niveles de interferencia electromagnética (EMI) de motores y accionamientos corromperían los cables eléctricos.

Equipamiento Médico:Para el monitoreo de datos no críticos dentro de dispositivos médicos, el aislamiento óptico puede mejorar la seguridad del paciente al romper conexiones galvánicas.

Electrónica de Consumo:Uso potencial en consolas de videojuegos de gama alta o sistemas de RV para la transferencia de datos sin interferencias y de baja latencia entre módulos.