Scheda Tecnica Ricevitore Fibra Ottica Serie PLR137 - Interfaccia Photolink - 2.4-5.5V - 16Mbps - Luce Rossa 650nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie PLR137 rappresenta un modulo ricevitore in fibra ottica ad alte prestazioni, progettato per la trasmissione digitale di dati ottici. È concepito per convertire segnali ottici in uscite elettriche compatibili con il livello logico TTL, facilitando una comunicazione dati affidabile su cavi in fibra ottica plastica (POF). Il cuore del dispositivo è un circuito integrato fotodetettore CMOS proprietario (PDIC), che consente alta sensibilità e basso consumo energetico. Questo prodotto è ottimizzato per l'uso con sorgenti di luce rossa, tipicamente attorno alla lunghezza d'onda di 650nm, rendendolo adatto a una gamma di applicazioni di interfaccia digitale consumer e industriali dove l'immunità al rumore e la durata della batteria sono critiche.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

La serie PLR137 offre diversi vantaggi chiave che la posizionano favorevolmente sul mercato. L'alta sensibilità del fotodetettore, ottimizzata per la luce rossa, consente distanze di trasmissione maggiori o l'uso di trasmettitori a bassa potenza. Il circuito integrato di controllo della soglia migliora significativamente il margine di rumore, aumentando l'integrità del segnale in ambienti elettricamente rumorosi. Inoltre, il suo basso consumo energetico è un fattore decisivo per dispositivi portatili e alimentati a batteria. I mercati target principali includono interfacce audio digitali (come Dolby AC-3), collegamenti dati industriali e qualsiasi applicazione che richieda un collegamento di comunicazione ottica robusto, a corto-medio raggio e immune alle interferenze elettromagnetiche.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei parametri tecnici chiave specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi parametri è cruciale per una corretta progettazione del circuito e l'integrazione nel sistema.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I valori massimi assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. La tensione di alimentazione (Vcc) non deve mai superare i 5.5V o scendere sotto i -0.5V. La tensione sul pin di uscita non deve essere forzata al di sopra di Vcc + 0.3V. Il dispositivo può essere conservato a temperature da -40°C a 85°C ma opera entro un intervallo più ristretto da -20°C a 70°C. Un parametro critico per l'assemblaggio è la temperatura di saldatura, classificata a 260°C per una durata massima di 10 secondi, tipica per i processi di rifusione senza piombo. La protezione dalle scariche elettrostatiche (ESD) è di 2000V (Modello Corpo Umano) e 100V (Modello Macchina), indicando che sono necessarie le normali precauzioni di manipolazione.

2.2 Condizioni Operative Raccomandate

Per un funzionamento affidabile, il dispositivo dovrebbe essere alimentato entro l'intervallo di tensione di alimentazione raccomandato da 2.4V a 5.5V, con un valore tipico di 3.0V. L'operazione al di fuori di questo intervallo può portare a prestazioni degradate o al mancato rispetto di altre caratteristiche specificate.

2.3 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri, misurati a 25°C, Vcc=3V e una capacità di carico di 5pF, definiscono le prestazioni del ricevitore.

• Lunghezza d'Onda di Sensibilità di Picco (λp):650 nm. Il ricevitore è più sensibile alla luce rossa a questa lunghezza d'onda.
• Distanza di Trasmissione (d):Da 0.2 a 5 metri. Questo intervallo è tipico per la fibra ottica plastica standard.
• Potenza del Ricevitore (Pc):La potenza ottica minima richiesta (sensibilità) è -27 dBm (minimo) a 16 Mbps. La potenza di ingresso massima ammissibile prima di potenziali danni o distorsioni è -14 dBm. La differenza tra questi valori è la gamma dinamica.
• Corrente di Dissipazione (Icc):Tipicamente 4 mA, con un massimo di 12 mA. Questa bassa corrente è fondamentale per la durata della batteria.
• Livelli di Tensione di Uscita:L'uscita compatibile TTL fornisce un livello alto (VOH) tipicamente di 2.5V (min 2.1V) e un livello basso (VOL) tipicamente di 0.2V (max 0.4V).
• Parametri di Temporizzazione:I tempi di salita e discesa (tr, tf) sono tipicamente 10 ns (max 20 ns). I ritardi di propagazione (tPLH, tPHL) sono fino a 120 ns. La distorsione della larghezza dell'impulso (Δtw) è entro ±25 ns, e il jitter (Δtj) varia da 1 a 20 ns a seconda della potenza in ingresso.
• Velocità di Trasmissione (T):Supporta segnali Non-Return-to-Zero (NRZ) da 0.1 Mbps fino a 16 Mbps.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve di prestazione tipiche che forniscono informazioni sul comportamento in condizioni variabili.

3.1 Tensione di Alimentazione vs. Potenza Minima del Ricevitore

La Figura 4 illustra come la potenza minima del ricevitore (sensibilità) cambi con la tensione operativa. In generale, la sensibilità può migliorare leggermente a tensioni più elevate all'interno dell'intervallo operativo. Questa curva è essenziale per i progettisti per confermare un adeguato margine del collegamento quando si opera a tensioni diverse dalla tipica 3.3V.

3.2 Velocità di Trasmissione vs. Potenza Minima del Ricevitore

La Figura 5 mostra la relazione tra la velocità dei dati e la potenza ottica in ingresso richiesta. All'aumentare della velocità dei dati, il ricevitore richiede tipicamente più potenza ottica (dBm meno negativo) per mantenere un basso tasso di errore sui bit. Questa curva è fondamentale per determinare la distanza massima raggiungibile a una velocità dati desiderata o per selezionare una potenza del trasmettitore appropriata.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package e Pinout

Il dispositivo è fornito in un package standard a 3 pin. Le funzioni dei pin sono: Pin 1: Vout (Uscita), Pin 2: GND (Massa), Pin 3: Vcc (Tensione di Alimentazione). La dimensione meccanica critica è la lunghezza del pin (A1), che varia a seconda della variante del dispositivo (es. PLR137, PLR137/S, PLR137/S9, ecc.), da 8.00 mm a 16.00 mm. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza generale di ±0.10 mm. La variante specifica deve essere selezionata in base ai requisiti meccanici del connettore ospite o del montaggio su PCB.

5. Linee Guida per l'Applicazione e la Progettazione

5.1 Circuito Applicativo Tipico

La scheda tecnica fornisce due circuiti applicativi generali per funzionamento a 3V e 5V. Entrambi i circuiti richiedono componenti esterni di disaccoppiamento e filtraggio. Un condensatore da 0.1µF (C1) deve essere posizionato il più vicino possibile ai pin Vcc e GND (entro 7mm per un buon accoppiamento) per disaccoppiare il rumore ad alta frequenza. Un condensatore opzionale da 30pF (C2) in parallelo all'uscita può aiutare a ridurre il ringing. Un induttore da 47µH (L2) in serie con l'alimentazione può essere utilizzato per un ulteriore filtraggio del rumore. La scelta tra il circuito a 3V e 5V dipende dalla tensione di sistema disponibile e dall'escursione di uscita desiderata.

5.2 Metodi di Misura

Il documento delinea i metodi standard per caratterizzare il dispositivo. La Figura 1 dettaglia come misurare la potenza di ingresso massima e minima utilizzando un circuito di controllo, un trasmettitore, un cavo POF standard e un misuratore di potenza ottica. La Figura 2 mostra la configurazione per misurare la corrente di alimentazione. La Figura 3 illustra il circuito di test e le definizioni per la tensione di uscita, i parametri di temporizzazione degli impulsi (tempo di salita/discesa, ritardo di propagazione) e il jitter.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Spiegazione Etichetta e Confezionamento

L'etichetta del prodotto contiene diversi codici: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto), QTY (Quantità per Confezione), LOT No (Numero di Lotto) e codici di riferimento per vari gradi (non tipicamente utilizzati per questo ricevitore digitale). Le opzioni di confezionamento standard sono 500 pezzi per busta o 2000 pezzi per busta, con 4 buste per scatola.

7. Note su Conformità e Affidabilità

Il prodotto è progettato per conformarsi alle principali normative ambientali. È dichiarato che rimane all'interno delle versioni conformi RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), è conforme alle normative UE REACH ed è privo di alogeni (Bromo <900ppm, Cloro <900ppm, Br+Cl <1500ppm). Queste conformità sono importanti per soddisfare gli standard ambientali globali nei prodotti elettronici.

8. Considerazioni di Progettazione e FAQ

8.1 Considerazioni di Progettazione Chiave

• Bilancio del Collegamento:Calcolare sempre il bilancio del collegamento confrontando la potenza di uscita del trasmettitore (accoppiata nella fibra) con la sensibilità del ricevitore alla velocità dati e tensione operative. Includere le perdite dei connettori e un margine per l'invecchiamento.
• Disaccoppiamento Alimentazione:Il condensatore da 0.1µF deve essere posizionato il più vicino possibile ai pin del ricevitore per garantire un funzionamento stabile e minimizzare il rumore.
• Allineamento della Fibra:Un corretto allineamento meccanico tra la fibra e il fotodetettore del ricevitore è fondamentale per massimizzare la potenza ottica accoppiata.
• Integrità del Segnale:Per operazioni ad alta velocità vicino a 16 Mbps, considerare gli effetti del jitter e della distorsione della larghezza dell'impulso sui margini di temporizzazione del sistema.

8.2 Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso utilizzare questo ricevitore con una sorgente di luce infrarossa a 850nm?

R: No. Il ricevitore è ottimizzato per una lunghezza d'onda di sensibilità di picco di 650nm (luce rossa). La sua sensibilità sarà significativamente inferiore a 850nm, potenzialmente rendendo il collegamento non funzionante.

D: Qual è la velocità dati massima supportata?

R: La velocità dati massima garantita per la segnalazione NRZ è 16 Mbps nelle condizioni specificate. Il funzionamento oltre questa velocità non è caratterizzato.

D: Come seleziono la variante corretta del dispositivo (es. PLR137/S vs. PLR137/S9)?

R: La selezione si basa esclusivamente sulla lunghezza del pin richiesta (dimensione A1) per il vostro alloggiamento meccanico o connettore specifico. Fare riferimento alla Tabella di Selezione del Dispositivo nella sezione Dimensioni del Package.

D: È necessario un amplificatore esterno?

R: No. Il dispositivo integra un fotodetettore sensibile e un amplificatore a soglia controllata su un singolo PDIC CMOS, fornendo un'uscita diretta a livello TTL.

9. Principio di Funzionamento

Il PLR137 opera sul principio dell'effetto fotoelettrico interno. I fotoni di luce in arrivo, tipicamente a 650nm, colpiscono il fotodetettore integrato all'interno del PDIC CMOS. Questo genera coppie elettrone-lacuna, risultando in una piccola fotocorrente proporzionale alla potenza ottica. Questa corrente viene quindi amplificata ed elaborata dai circuiti integrati. Una caratteristica chiave è il circuito integrato di controllo della soglia, che imposta un livello decisionale per distinguere tra stati logici '0' e '1', migliorando l'immunità al rumore e alle variazioni della potenza ottica media. L'uscita finale è un segnale digitale rigenerato, compatibile TTL.

10. Scenari Applicativi e Casi d'Uso

Interfaccia Audio Digitale:Un'applicazione primaria è nelle interfacce audio digitali Dolby AC-3, dove fornisce un collegamento ad alta fedeltà e isolato elettricamente tra componenti come lettori DVD e ricevitori audio, eliminando loop di massa e ronzii.

Collegamento Dati Industriale:Nell'automazione industriale, il ricevitore può essere utilizzato in reti di sensori o collegamenti di controllo dove alti livelli di interferenza elettromagnetica (EMI) da motori e azionamenti corromperebbero i cavi elettrici.

Apparecchiature Mediche:Per il monitoraggio dati non critico all'interno di dispositivi medici, l'isolamento ottico può migliorare la sicurezza del paziente interrompendo le connessioni galvaniche.

Elettronica di Consumo:Uso potenziale in console di gioco di fascia alta o sistemi VR per il trasferimento dati a bassa latenza e senza interferenze tra moduli.