Fiche technique du récepteur à fibre optique série PLR137 - Interface Photolink - 2,4-5,5V - 16 Mbit/s - Lumière rouge 650nm - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La série PLR137 représente un module récepteur à fibre optique haute performance conçu pour la transmission numérique de données optiques. Il est conçu pour convertir des signaux optiques en sorties électriques compatibles TTL, facilitant une communication de données fiable via des câbles en fibre optique plastique (POF). Le cœur du dispositif est un circuit intégré photodétecteur CMOS (PDIC) propriétaire, qui permet une haute sensibilité et une faible consommation d'énergie. Ce produit est optimisé pour être utilisé avec des sources de lumière rouge, typiquement autour de la longueur d'onde de 650 nm, le rendant adapté à une gamme d'applications d'interface numérique grand public et industrielles où l'immunité au bruit et l'autonomie prolongée de la batterie sont critiques.

1.1 Avantages clés et marché cible

La série PLR137 offre plusieurs avantages clés qui la positionnent favorablement sur le marché. Sa haute sensibilité du photodétecteur, optimisée pour la lumière rouge, permet des distances de transmission plus longues ou l'utilisation d'émetteurs de plus faible puissance. Le circuit de contrôle de seuil intégré améliore significativement la marge de bruit, renforçant l'intégrité du signal dans des environnements électriquement bruyants. De plus, sa faible consommation d'énergie est un facteur décisif pour les appareils portables et alimentés par batterie. Les marchés cibles principaux incluent les interfaces audio numériques (telles que Dolby AC-3), les liaisons de données industrielles, et toute application nécessitant une liaison de communication optique robuste, à courte ou moyenne portée, immunisée contre les interférences électromagnétiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des paramètres techniques clés spécifiés dans la fiche technique. Comprendre ces paramètres est crucial pour une conception de circuit et une intégration système appropriées.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs maximales absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. La tension d'alimentation (Vcc) ne doit jamais dépasser 5,5 V ou descendre en dessous de -0,5 V. La tension de la broche de sortie ne doit pas être forcée au-dessus de Vcc + 0,3 V. Le dispositif peut être stocké à des températures comprises entre -40 °C et 85 °C mais fonctionne dans une plage plus étroite de -20 °C à 70 °C. Un paramètre critique pour l'assemblage est la température de soudure, évaluée à 260 °C pour une durée maximale de 10 secondes, ce qui est typique pour les processus de refusion sans plomb. La protection contre les décharges électrostatiques (ESD) est de 2000 V (modèle du corps humain) et 100 V (modèle machine), indiquant que des précautions de manipulation standard sont nécessaires.

2.2 Conditions de fonctionnement recommandées

Pour un fonctionnement fiable, le dispositif doit être alimenté dans la plage de tension d'alimentation recommandée de 2,4 V à 5,5 V, avec une valeur typique de 3,0 V. Un fonctionnement en dehors de cette plage peut entraîner une dégradation des performances ou un non-respect des autres caractéristiques spécifiées.

2.3 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres, mesurés à 25 °C, Vcc=3 V et une capacité de charge de 5 pF, définissent la performance du récepteur.

• Longueur d'onde de sensibilité de crête (λp) :650 nm. Le récepteur est le plus sensible à la lumière rouge à cette longueur d'onde.
• Distance de transmission (d) :0,2 à 5 mètres. Cette plage est typique pour la fibre optique plastique standard.
• Puissance du récepteur (Pc) :La puissance optique minimale requise (sensibilité) est de -27 dBm (minimum) à 16 Mbit/s. La puissance d'entrée maximale admissible avant un dommage ou une distorsion potentielle est de -14 dBm. La différence entre ces valeurs est la plage dynamique.
• Courant de dissipation (Icc) :Typiquement 4 mA, avec un maximum de 12 mA. Ce faible courant est essentiel pour l'autonomie de la batterie.
• Niveaux de tension de sortie :La sortie compatible TTL fournit un niveau haut (VOH) typiquement de 2,5 V (min 2,1 V) et un niveau bas (VOL) typiquement de 0,2 V (max 0,4 V).
• Paramètres temporels :Les temps de montée et de descente (tr, tf) sont typiquement de 10 ns (max 20 ns). Les délais de propagation (tPLH, tPHL) sont jusqu'à 120 ns. La distorsion de largeur d'impulsion (Δtw) est dans ±25 ns, et le gigue (Δtj) varie de 1 à 20 ns selon la puissance d'entrée.
• Débit de transfert (T) :Prend en charge les signaux Non-Return-to-Zero (NRZ) de 0,1 Mbit/s jusqu'à 16 Mbit/s.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut des courbes de performance typiques qui donnent un aperçu du comportement dans différentes conditions.

3.1 Tension d'alimentation vs. Puissance minimale du récepteur

La figure 4 illustre comment la puissance minimale du récepteur (sensibilité) change avec la tension de fonctionnement. Généralement, la sensibilité peut s'améliorer légèrement à des tensions plus élevées dans la plage de fonctionnement. Cette courbe est essentielle pour les concepteurs afin de confirmer une marge de liaison adéquate lors d'un fonctionnement à des tensions autres que les 3,3 V typiques.

3.2 Débit de transfert vs. Puissance minimale du récepteur

La figure 5 montre la relation entre le débit de données et la puissance optique d'entrée requise. À mesure que le débit de données augmente, le récepteur nécessite typiquement plus de puissance optique (dBm moins négatif) pour maintenir un faible taux d'erreur binaire. Cette courbe est critique pour déterminer la distance maximale réalisable à un débit de données souhaité ou pour sélectionner une puissance d'émetteur appropriée.

4. Informations mécaniques et de boîtier

4.1 Dimensions du boîtier et brochage

Le dispositif est fourni dans un boîtier standard à 3 broches. Les fonctions des broches sont : Broche 1 : Vout (Sortie), Broche 2 : GND (Masse), Broche 3 : Vcc (Tension d'alimentation). La dimension mécanique critique est la longueur des broches (A1), qui varie selon la variante du dispositif (par exemple, PLR137, PLR137/S, PLR137/S9, etc.), allant de 8,00 mm à 16,00 mm. Toutes les dimensions ont une tolérance générale de ±0,10 mm. La variante spécifique doit être sélectionnée en fonction des exigences mécaniques du connecteur hôte ou du montage sur PCB.

5. Guide d'application et de conception

5.1 Circuit d'application typique

La fiche technique fournit deux circuits d'application généraux pour un fonctionnement à 3 V et 5 V. Les deux circuits nécessitent des composants externes de découplage et de filtrage. Un condensateur de 0,1 µF (C1) doit être placé aussi près que possible des broches Vcc et GND (à moins de 7 mm pour un bon couplage) pour découpler le bruit haute fréquence. Un condensateur optionnel de 30 pF (C2) en parallèle avec la sortie peut aider à réduire les oscillations. Une inductance de 47 µH (L2) en série avec l'alimentation peut être utilisée pour un filtrage de bruit supplémentaire. Le choix entre le circuit 3 V et 5 V dépend de la tension système disponible et de l'amplitude de sortie souhaitée.

5.2 Méthodes de mesure

Le document décrit les méthodes standard pour caractériser le dispositif. La figure 1 détaille comment mesurer la puissance d'entrée maximale et minimale en utilisant un circuit de contrôle, un émetteur, un câble POF standard et un wattmètre optique. La figure 2 montre la configuration pour mesurer le courant d'alimentation. La figure 3 illustre le circuit de test et les définitions pour la tension de sortie, les paramètres temporels d'impulsion (temps de montée/descente, délai de propagation) et le gigue.

6. Informations sur l'emballage et la commande

6.1 Explication de l'étiquette et conditionnement

L'étiquette du produit contient plusieurs codes : CPN (Numéro de produit client), P/N (Numéro de produit), QTY (Quantité par conditionnement), LOT No (Numéro de lot) et des codes de référence pour différents grades (non typiquement utilisés pour ce récepteur numérique). Les options de conditionnement standard sont 500 pièces par sachet ou 2000 pièces par sachet, avec 4 sachets par boîte.

7. Notes sur la conformité et la fiabilité

Le produit est conçu pour se conformer aux principales réglementations environnementales. Il est indiqué qu'il reste dans les versions conformes à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses), qu'il est conforme aux règlements REACH de l'UE et qu'il est sans halogène (Brome <900 ppm, Chlore <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm). Ces conformités sont importantes pour répondre aux normes environnementales mondiales dans les produits électroniques.

8. Considérations de conception et FAQ

8.1 Considérations de conception clés

• Bilan de liaison :Calculez toujours le bilan de liaison en comparant la puissance de sortie de votre émetteur (couplée dans la fibre) avec la sensibilité du récepteur à votre débit de données et tension de fonctionnement. Incluez les pertes des connecteurs et une marge pour le vieillissement.
• Découplage de l'alimentation :Le condensateur de 0,1 µF doit être placé aussi près que possible des broches du récepteur pour assurer un fonctionnement stable et minimiser le bruit.
• Alignement de la fibre :Un alignement mécanique correct entre la fibre et le photodétecteur du récepteur est critique pour maximiser la puissance optique couplée.
• Intégrité du signal :Pour un fonctionnement à haute vitesse proche de 16 Mbit/s, considérez les effets du gigue et de la distorsion de largeur d'impulsion sur les marges temporelles de votre système.

8.2 Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Puis-je utiliser ce récepteur avec une source de lumière infrarouge à 850 nm ?

R : Non. Le récepteur est optimisé pour une longueur d'onde de sensibilité de crête de 650 nm (lumière rouge). Sa sensibilité sera significativement plus faible à 850 nm, rendant potentiellement la liaison non fonctionnelle.

Q : Quel est le débit de données maximal pris en charge ?

R : Le débit de données maximal garanti pour la signalisation NRZ est de 16 Mbit/s dans les conditions spécifiées. Un fonctionnement au-delà de ce débit n'est pas caractérisé.

Q : Comment sélectionner la bonne variante de dispositif (par exemple, PLR137/S vs. PLR137/S9) ?

R : La sélection est basée uniquement sur la longueur de broche requise (dimension A1) pour votre logement mécanique ou connecteur spécifique. Reportez-vous au tableau de sélection des dispositifs dans la section des dimensions du boîtier.

Q : Un amplificateur externe est-il nécessaire ?

R : Non. Le dispositif intègre un photodétecteur sensible et un amplificateur à seuil contrôlé sur un seul PDIC CMOS, fournissant une sortie directe de niveau TTL.

9. Principe de fonctionnement

Le PLR137 fonctionne sur le principe de l'effet photoélectrique interne. Les photons de lumière entrants, typiquement à 650 nm, frappent le photodétecteur intégré au sein du PDIC CMOS. Cela génère des paires électron-trou, résultant en un faible photocourant proportionnel à la puissance optique. Ce courant est ensuite amplifié et traité par les circuits intégrés. Une caractéristique clé est le circuit de contrôle de seuil intégré, qui définit un niveau de décision pour distinguer les états logiques '0' et '1', améliorant l'immunité au bruit et aux variations de la puissance optique moyenne. La sortie finale est un signal numérique régénéré, compatible TTL.

10. Scénarios d'application et cas d'usage

Interface audio numérique :Une application principale est dans les interfaces audio numériques Dolby AC-3, où il fournit une liaison à haute fidélité, électriquement isolée, entre des composants comme les lecteurs DVD et les récepteurs audio, éliminant les boucles de masse et les ronflements.

Liaison de données industrielle :Dans l'automatisation industrielle, le récepteur peut être utilisé dans des réseaux de capteurs ou des liaisons de contrôle où des niveaux élevés d'interférences électromagnétiques (EMI) provenant de moteurs et d'entraînements corrompraient les câbles électriques.

Équipement médical :Pour la surveillance de données non critiques dans les dispositifs médicaux, l'isolation optique peut améliorer la sécurité du patient en rompant les connexions galvaniques.

Électronique grand public :Utilisation potentielle dans les consoles de jeu haut de gamme ou les systèmes VR pour un transfert de données à faible latence et sans interférence entre les modules.