PLR137 시리즈 광섬유 수신기 데이터시트 - Photolink 인터페이스 - 2.4-5.5V - 16Mbps - 650nm 적색광 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

PLR137 시리즈는 디지털 광 데이터 전송을 위해 설계된 고성능 광섬유 수신기 모듈을 대표합니다. 이 제품은 광 신호를 전기적 TTL 호환 출력으로 변환하여 플라스틱 광섬유(POF) 케이블을 통한 신뢰할 수 있는 데이터 통신을 용이하게 하도록 설계되었습니다. 이 장치의 핵심은 고감도와 저전력 소비를 가능하게 하는 독자적인 CMOS 광검출기 집적 회로(PDIC)입니다. 이 제품은 일반적으로 650nm 파장 근처의 적색 광원과 함께 사용하도록 최적화되어, 노이즈 내성과 연장된 배터리 수명이 중요한 다양한 소비자 및 산업용 디지털 인터페이스 응용 분야에 적합합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

PLR137 시리즈는 시장에서 유리한 위치를 차지하도록 하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 적색광에 최적화된 높은 광검출기 감도는 더 긴 전송 거리 또는 더 낮은 출력의 송신기 사용을 가능하게 합니다. 내장된 문턱값 제어 회로는 노이즈 마진을 크게 향상시켜 전기적으로 잡음이 많은 환경에서 신호 무결성을 강화합니다. 또한, 저전력 소비는 휴대용 및 배터리 구동 장치의 결정적인 요소입니다. 주요 목표 시장에는 디지털 오디오 인터페이스(예: Dolby AC-3), 산업용 데이터 링크 및 전자기 간섭에 영향을 받지 않는 견고한 중단거리 광통신 링크가 필요한 모든 응용 분야가 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 기술 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 적절한 회로 설계 및 시스템 통합에 매우 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 공급 전압(Vcc)은 절대 5.5V를 초과하거나 -0.5V 미만으로 떨어지지 않아야 합니다. 출력 핀 전압은 Vcc + 0.3V 이상으로 강제해서는 안 됩니다. 이 장치는 -40°C에서 85°C의 온도에서 보관할 수 있지만, -20°C에서 70°C의 더 좁은 범위 내에서 동작합니다. 조립을 위한 중요한 파라미터는 납땜 온도로, 무연 리플로우 공정에 일반적인 최대 10초 동안 260°C로 정격화되어 있습니다. 정전기 방전(ESD) 보호는 2000V(HBM) 및 100V(MM)로, 표준 취급 주의가 필요함을 나타냅니다.

2.2 권장 동작 조건

신뢰할 수 있는 동작을 위해, 장치는 권장 공급 전압 범위인 2.4V에서 5.5V 내에서 전원을 공급받아야 하며, 일반적인 값은 3.0V입니다. 이 범위를 벗어나 동작하면 성능 저하 또는 다른 지정된 특성을 충족하지 못할 수 있습니다.

2.3 전기-광학 특성

25°C, Vcc=3V, 부하 커패시턴스 5pF에서 측정된 이러한 파라미터는 수신기의 성능을 정의합니다.

• 피크 감도 파장 (λp):650 nm. 수신기는 이 파장의 적색광에 가장 민감합니다.
• 전송 거리 (d):0.2 ~ 5 미터. 이 범위는 표준 플라스틱 광섬유에 일반적입니다.
• 수신기 전력 (Pc):16 Mbps에서 필요한 최소 광전력(감도)은 -27 dBm(최소)입니다. 잠재적 손상 또는 왜곡 이전의 최대 허용 입력 전력은 -14 dBm입니다. 이 값들 사이의 차이가 동적 범위입니다.
• 소비 전류 (Icc):일반적으로 4 mA, 최대 12 mA입니다. 이 낮은 전류는 배터리 수명의 핵심입니다.
• 출력 전압 레벨:TTL 호환 출력은 일반적으로 2.5V(최소 2.1V)의 고레벨(VOH)과 일반적으로 0.2V(최대 0.4V)의 저레벨(VOL)을 제공합니다.
• 타이밍 파라미터:상승 및 하강 시간(tr, tf)은 일반적으로 10 ns(최대 20 ns)입니다. 전파 지연(tPLH, tPHL)은 최대 120 ns입니다. 펄스 폭 왜곡(Δtw)은 ±25 ns 이내이며, 지터(Δtj)는 입력 전력에 따라 1-20 ns 범위입니다.
• 전송 속도 (T):0.1 Mbps부터 16 Mbps까지의 Non-Return-to-Zero(NRZ) 신호를 지원합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 다양한 조건에서의 동작에 대한 통찰력을 제공하는 일반적인 성능 곡선이 포함되어 있습니다.

3.1 전원 전압 대 최소 수신기 전력

그림 4는 최소 수신기 전력(감도)이 동작 전압에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 일반적으로, 동작 범위 내에서 더 높은 전압에서 감도가 약간 향상될 수 있습니다. 이 곡선은 설계자가 일반적인 3.3V 이외의 전압에서 동작할 때 충분한 링크 마진을 확인하는 데 필수적입니다.

3.2 전송 속도 대 최소 수신기 전력

그림 5는 데이터 속도와 필요한 광 입력 전력 사이의 관계를 보여줍니다. 데이터 속도가 증가함에 따라, 수신기는 일반적으로 낮은 비트 오류율을 유지하기 위해 더 많은 광전력(덜 음수인 dBm)을 필요로 합니다. 이 곡선은 원하는 데이터 속도에서 달성 가능한 최대 거리를 결정하거나 적절한 송신기 출력을 선택하는 데 중요합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 패키지 치수 및 핀아웃

이 장치는 표준 3핀 패키지로 제공됩니다. 핀 기능은 다음과 같습니다: 핀 1: Vout(출력), 핀 2: GND(접지), 핀 3: Vcc(공급 전압). 중요한 기계적 치수는 핀 길이(A1)로, 장치 변형(예: PLR137, PLR137/S, PLR137/S9 등)에 따라 8.00 mm에서 16.00 mm까지 다양합니다. 모든 치수는 일반적으로 ±0.10 mm의 공차를 가집니다. 특정 변형은 호스트 커넥터 또는 PCB 장착의 기계적 요구 사항에 따라 선택해야 합니다.

5. 응용 및 설계 가이드라인

5.1 대표적인 응용 회로

데이터시트는 3V 및 5V 동작을 위한 두 가지 일반적인 응용 회로를 제공합니다. 두 회로 모두 외부 디커플링 및 필터링 구성 요소가 필요합니다. 0.1µF 커패시터(C1)는 Vcc 및 GND 핀 근처(좋은 커플링을 위해 7mm 이내)에 배치하여 고주파 노이즈를 디커플링해야 합니다. 출력 단자에 걸친 선택적 30pF 커패시터(C2)는 링잉 현상을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 전원 공급 장치와 직렬로 연결된 47µH 인덕터(L2)는 추가적인 노이즈 필터링에 사용될 수 있습니다. 3V와 5V 회로 사이의 선택은 사용 가능한 시스템 전압과 원하는 출력 스윙에 따라 달라집니다.

5.2 측정 방법

이 문서는 장치 특성화를 위한 표준 방법을 설명합니다. 그림 1은 제어 회로, 송신기, 표준 POF 케이블 및 광전력계를 사용하여 최대 및 최소 입력 전력을 측정하는 방법을 상세히 설명합니다. 그림 2는 공급 전류 측정 설정을 보여줍니다. 그림 3은 출력 전압, 펄스 타이밍 파라미터(상승/하강 시간, 전파 지연) 및 지터에 대한 테스트 회로 및 정의를 설명합니다.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 라벨 설명 및 포장

제품 라벨에는 여러 코드가 포함되어 있습니다: CPN(고객 제품 번호), P/N(제품 번호), QTY(포장 수량), LOT No(로트 번호) 및 다양한 등급에 대한 참조 코드(이 디지털 수신기에는 일반적으로 사용되지 않음). 표준 포장 옵션은 백당 500개 또는 백당 2000개이며, 박스당 4백입니다.

7. 규정 준수 및 신뢰성 참고사항

이 제품은 주요 환경 규정을 준수하도록 설계되었습니다. RoHS(유해 물질 제한) 준수 버전 내에 유지되며, EU REACH 규정을 준수하고, 할로겐 프리(브롬 <900ppm, 염소 <900ppm, Br+Cl <1500ppm)입니다. 이러한 준수 사항은 전자 제품의 글로벌 환경 기준을 충족하는 데 중요합니다.

8. 설계 고려사항 및 자주 묻는 질문

8.1 주요 설계 고려사항

• 링크 버짓:항상 송신기의 출력 전력(광섬유에 결합된)과 동작 데이터 속도 및 전압에서의 수신기 감도를 비교하여 링크 버짓을 계산하십시오. 커넥터 손실 및 노후화 마진을 포함하십시오.
• 전원 공급 디커플링:0.1µF 커패시터는 안정적인 동작을 보장하고 노이즈를 최소화하기 위해 가능한 한 수신기 핀 가까이에 배치해야 합니다.
• 광섬유 정렬:광섬유와 수신기의 광검출기 사이의 적절한 기계적 정렬은 결합된 광전력을 극대화하는 데 중요합니다.
• 신호 무결성:16 Mbps 근처의 고속 동작의 경우, 지터 및 펄스 폭 왜곡이 시스템의 타이밍 마진에 미치는 영향을 고려하십시오.

8.2 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 수신기를 850nm 적외선 광원과 함께 사용할 수 있나요?

A: 아니요. 이 수신기는 650nm(적색광)의 피크 감도 파장에 최적화되어 있습니다. 850nm에서는 감도가 현저히 낮아져 링크가 작동하지 않을 수 있습니다.

Q: 지원되는 최대 데이터 속도는 얼마인가요?

A: 지정된 조건에서 NRZ 신호에 대해 보장된 최대 데이터 속도는 16 Mbps입니다. 이 속도를 초과하는 동작은 특성화되지 않았습니다.

Q: 올바른 장치 변형(예: PLR137/S 대 PLR137/S9)을 어떻게 선택하나요?

A: 선택은 특정 기계적 하우징 또는 커넥터에 필요한 핀 길이(A1 치수)에만 기반합니다. 패키지 치수 섹션의 장치 선택표를 참조하십시오.

Q: 외부 증폭기가 필요한가요?

A: 아니요. 이 장치는 단일 CMOS PDIC에 민감한 광검출기와 문턱값 제어 증폭기를 통합하여 직접 TTL 레벨 출력을 제공합니다.

9. 동작 원리

PLR137은 내부 광전 효과의 원리로 동작합니다. 일반적으로 650nm의 입사 광자는 CMOS PDIC 내의 집적 광검출기에 충돌합니다. 이는 전자-정공 쌍을 생성하여 광전력에 비례하는 작은 광전류를 발생시킵니다. 이 전류는 그런 다음 집적 회로에 의해 증폭 및 처리됩니다. 주요 특징은 논리적 '0'과 '1' 상태를 구별하기 위한 결정 수준을 설정하는 내장 문턱값 제어 회로로, 노이즈 및 평균 광전력 변화에 대한 내성을 향상시킵니다. 최종 출력은 재생된 TTL 호환 디지털 신호입니다.

10. 응용 시나리오 및 사용 사례

디지털 오디오 인터페이스:주요 응용 분야는 Dolby AC-3 디지털 오디오 인터페이스로, DVD 플레이어와 오디오 수신기와 같은 구성 요소 사이에 전기적으로 절연된 고품질 링크를 제공하여 그라운드 루프와 험을 제거합니다.

산업용 데이터 링크:공장 자동화에서, 이 수신기는 모터 및 드라이브로부터의 높은 수준의 전자기 간섭(EMI)이 전기 케이블을 손상시킬 수 있는 센서 네트워크 또는 제어 링크에 사용될 수 있습니다.

의료 장비:의료 장치 내의 비중요 데이터 모니터링을 위해, 광절연은 갈바닉 연결을 차단하여 환자 안전을 향상시킬 수 있습니다.

소비자 가전:고급 게임 콘솔 또는 VR 시스템에서 모듈 간의 낮은 지연, 간섭 없는 데이터 전송을 위해 잠재적으로 사용될 수 있습니다.