Dokumen Teknikal PLR137 Siri Penerima Gentian Optik - Antaramuka Photolink - 2.4-5.5V - 16Mbps - Cahaya Merah 650nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri PLR137 mewakili modul penerima gentian optik berprestasi tinggi yang direka untuk penghantaran data optik digital. Ia direkabentuk untuk menukar isyarat optik kepada output elektrik yang serasi TTL, memudahkan komunikasi data yang boleh dipercayai melalui kabel gentian optik plastik (POF). Teras peranti ini ialah Litar Bersepadu Pengesan Foto CMOS proprietari (PDIC), yang membolehkan sensitiviti tinggi dan penggunaan kuasa rendah. Produk ini dioptimumkan untuk digunakan dengan sumber cahaya merah, biasanya pada panjang gelombang sekitar 650nm, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi antara muka digital pengguna dan industri di mana kekebalan bunyi bising dan jangka hayat bateri lanjutan adalah kritikal.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Siri PLR137 menawarkan beberapa kelebihan utama yang meletakkannya dalam kedudukan yang baik di pasaran. Sensitiviti pengesan fotonya yang tinggi, dioptimumkan untuk cahaya merah, membolehkan jarak penghantaran yang lebih panjang atau penggunaan pemancar berkuasa rendah. Litar kawalan ambang terbina dalam meningkatkan margin bunyi bising dengan ketara, meningkatkan integriti isyarat dalam persekitaran elektrik yang bising. Tambahan pula, penggunaan kuasa rendahnya adalah faktor penentu untuk peranti mudah alih dan beroperasi bateri. Pasaran sasaran utama termasuk antara muka audio digital (seperti Dolby AC-3), pautan data industri, dan sebarang aplikasi yang memerlukan pautan komunikasi optik jarak pendek hingga sederhana yang kukuh dan kebal terhadap gangguan elektromagnet.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif yang terperinci mengenai parameter teknikal utama yang dinyatakan dalam lembaran data. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar dan integrasi sistem yang betul.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Voltan bekalan (Vcc) tidak boleh melebihi 5.5V atau jatuh di bawah -0.5V. Voltan pin output tidak boleh dipaksa melebihi Vcc + 0.3V. Peranti boleh disimpan pada suhu dari -40°C hingga 85°C tetapi beroperasi dalam julat yang lebih sempit iaitu -20°C hingga 70°C. Parameter kritikal untuk pemasangan ialah suhu pateri, dinilai pada 260°C untuk tempoh maksimum 10 saat, yang tipikal untuk proses reflow tanpa plumbum. Perlindungan nyahcas elektrostatik (ESD) ialah 2000V (Model Badan Manusia) dan 100V (Model Mesin), menunjukkan langkah berjaga-jaga pengendalian standard diperlukan.

2.2 Syarat Operasi Disyorkan

Untuk operasi yang boleh dipercayai, peranti harus dibekalkan kuasa dalam julat voltan bekalan yang disyorkan iaitu 2.4V hingga 5.5V, dengan nilai tipikal 3.0V. Beroperasi di luar julat ini boleh menyebabkan prestasi merosot atau gagal memenuhi ciri lain yang ditetapkan.

2.3 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini, diukur pada 25°C, Vcc=3V, dan kapasitans beban 5pF, menentukan prestasi penerima.

• Panjang Gelombang Sensitiviti Puncak (λp):650 nm. Penerima paling sensitif kepada cahaya merah pada panjang gelombang ini.
• Jarak Penghantaran (d):0.2 hingga 5 meter. Julat ini adalah tipikal untuk gentian optik plastik standard.
• Kuasa Penerima (Pc):Kuasa optik minimum yang diperlukan (sensitiviti) ialah -27 dBm (minimum) pada 16 Mbps. Kuasa input maksimum yang dibenarkan sebelum kerosakan atau herotan berpotensi ialah -14 dBm. Perbezaan antara nilai ini ialah julat dinamik.
• Arus Penyerapan (Icc):Biasanya 4 mA, dengan maksimum 12 mA. Arus rendah ini adalah kunci untuk jangka hayat bateri.
• Aras Voltan Output:Output serasi TTL menyediakan aras tinggi (VOH) biasanya 2.5V (min 2.1V) dan aras rendah (VOL) biasanya 0.2V (maks 0.4V).
• Parameter Masa:Masa naik dan turun (tr, tf) biasanya 10 ns (maks 20 ns). Kelewatan perambatan (tPLH, tPHL) adalah sehingga 120 ns. He rotan lebar denyut (Δtw) adalah dalam ±25 ns, dan jitter (Δtj) berjulat dari 1-20 ns bergantung pada kuasa input.
• Kadar Pemindahan (T):Menyokong isyarat Non-Return-to-Zero (NRZ) dari 0.1 Mbps sehingga 16 Mbps.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data termasuk lengkung prestasi tipikal yang memberikan pandangan tentang tingkah laku di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Voltan Bekalan Kuasa vs. Kuasa Penerima Minimum

Rajah 4 menggambarkan bagaimana kuasa penerima minimum (sensitiviti) berubah dengan voltan operasi. Secara umumnya, sensitiviti mungkin bertambah sedikit pada voltan yang lebih tinggi dalam julat operasi. Lengkung ini penting untuk pereka bentuk untuk mengesahkan margin pautan yang mencukupi apabila beroperasi pada voltan selain daripada 3.3V tipikal.

3.2 Kadar Pemindahan vs. Kuasa Penerima Minimum

Rajah 5 menunjukkan hubungan antara kadar data dan kuasa input optik yang diperlukan. Apabila kadar data meningkat, penerima biasanya memerlukan lebih banyak kuasa optik (dBm kurang negatif) untuk mengekalkan kadar ralat bit yang rendah. Lengkung ini adalah kritikal untuk menentukan jarak maksimum yang boleh dicapai pada kadar data yang dikehendaki atau untuk memilih kuasa pemancar yang sesuai.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej dan Susunan Pin

Peranti ini datang dalam pakej 3-pin standard. Fungsi pin adalah: Pin 1: Vout (Output), Pin 2: GND (Tanah), Pin 3: Vcc (Voltan Bekalan). Dimensi mekanikal kritikal ialah panjang pin (A1), yang berbeza mengikut varian peranti (cth., PLR137, PLR137/S, PLR137/S9, dll.), berjulat dari 8.00 mm hingga 16.00 mm. Semua dimensi mempunyai toleransi umum ±0.10 mm. Varian khusus mesti dipilih berdasarkan keperluan mekanikal penyambung hos atau pemasangan PCB.

5. Garis Panduan Aplikasi dan Reka Bentuk

5.1 Litar Aplikasi Biasa

Lembaran data menyediakan dua litar aplikasi umum untuk operasi 3V dan 5V. Kedua-dua litar memerlukan komponen penyahgandingan dan penapisan luaran. Kapasitor 0.1µF (C1) mesti diletakkan berhampiran pin Vcc dan GND (dalam 7mm untuk gandingan yang baik) untuk menyahgandingkan bunyi bising frekuensi tinggi. Kapasitor pilihan 30pF (C2) merentasi output boleh membantu mengurangkan deringan. Induktor 47µH (L2) bersiri dengan bekalan kuasa boleh digunakan untuk penapisan bunyi bising tambahan. Pilihan antara litar 3V dan 5V bergantung pada voltan sistem yang tersedia dan ayunan output yang dikehendaki.

5.2 Kaedah Pengukuran

Dokumen ini menggariskan kaedah standard untuk mencirikan peranti. Rajah 1 memperincikan cara mengukur kuasa input maksimum dan minimum menggunakan litar kawalan, pemancar, kabel POF standard, dan meter kuasa optik. Rajah 2 menunjukkan persediaan untuk mengukur arus bekalan. Rajah 3 menggambarkan litar ujian dan definisi untuk voltan output, parameter masa denyut (masa naik/turun, kelewatan perambatan), dan jitter.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Penjelasan Label dan Pembungkusan

Label produk mengandungi beberapa kod: CPN (Nombor Produk Pelanggan), P/N (Nombor Produk), QTY (Kuantiti Pembungkusan), LOT No (Nombor Lot), dan kod rujukan untuk pelbagai pangkat (biasanya tidak digunakan untuk penerima digital ini). Pilihan pembungkusan standard ialah 500 keping per beg atau 2000 keping per beg, dengan 4 beg per kotak.

7. Nota Pematuhan dan Kebolehpercayaan

Produk ini direka untuk mematuhi peraturan alam sekitar utama. Dinyatakan bahawa ia kekal dalam versi yang mematuhi RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), mematuhi peraturan REACH EU, dan Bebas Halogen (Bromin <900ppm, Klorin <900ppm, Br+Cl <1500ppm). Pematuhan ini adalah penting untuk memenuhi piawaian alam sekitar global dalam produk elektronik.

8. Pertimbangan Reka Bentuk dan Soalan Lazim

8.1 Pertimbangan Reka Bentuk Utama

• Bajet Pautan:Sentiasa kira bajet pautan dengan membandingkan kuasa output pemancar anda (digandingkan ke dalam gentian) dengan sensitiviti penerima pada kadar data dan voltan operasi anda. Sertakan kehilangan penyambung dan margin untuk penuaan.
• Penyahgandingan Bekalan Kuasa:Kapasitor 0.1µF mesti diletakkan sedekat mungkin dengan pin penerima untuk memastikan operasi stabil dan meminimumkan bunyi bising.
• Penjajaran Gentian:Penjajaran mekanikal yang betul antara gentian dan pengesan foto penerima adalah kritikal untuk memaksimumkan kuasa optik terganding.
• Integriti Isyarat:Untuk operasi berkelajuan tinggi berhampiran 16 Mbps, pertimbangkan kesan jitter dan herotan lebar denyut pada margin masa sistem anda.

8.2 Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya menggunakan penerima ini dengan sumber cahaya inframerah 850nm?

J: Tidak. Penerima ini dioptimumkan untuk panjang gelombang sensitiviti puncak 650nm (cahaya merah). Sensitivitinya akan jauh lebih rendah pada 850nm, berpotensi menyebabkan pautan tidak berfungsi.

S: Apakah kadar data maksimum yang disokong?

J: Kadar data maksimum yang dijamin untuk pensinyalan NRZ ialah 16 Mbps di bawah syarat yang ditetapkan. Operasi melebihi kadar ini tidak dicirikan.

S: Bagaimana saya memilih varian peranti yang betul (cth., PLR137/S vs. PLR137/S9)?

J: Pemilihan adalah berdasarkan semata-mata pada panjang pin yang diperlukan (dimensi A1) untuk perumahan mekanikal atau penyambung khusus anda. Rujuk Jadual Pemilihan Peranti dalam bahagian Dimensi Pakej.

S: Adakah penguat luaran diperlukan?

J: Tidak. Peranti ini mengintegrasikan pengesan foto sensitif dan penguat kawalan ambang pada PDIC CMOS tunggal, menyediakan output aras TTL langsung.

9. Prinsip Operasi

PLR137 beroperasi berdasarkan prinsip kesan fotoelektrik dalaman. Foton cahaya masuk, biasanya pada 650nm, menghentam pengesan foto bersepadu dalam PDIC CMOS. Ini menghasilkan pasangan elektron-lubang, menghasilkan fotocurrent kecil yang berkadar dengan kuasa optik. Arus ini kemudiannya dikuatkan dan diproses oleh litar bersepadu. Ciri utama ialah litar kawalan ambang terbina dalam, yang menetapkan aras keputusan untuk membezakan antara keadaan logik '0' dan '1', meningkatkan kekebalan terhadap bunyi bising dan variasi dalam kuasa optik purata. Output akhir ialah isyarat digital yang dijana semula, serasi TTL.

10. Senario Aplikasi dan Kes Penggunaan

Antaramuka Audio Digital:Aplikasi utama adalah dalam antara muka audio digital Dolby AC-3, di mana ia menyediakan pautan terpencil elektrik, setia tinggi antara komponen seperti pemain DVD dan penerima audio, menghapuskan gelung tanah dan dengungan.

Pautan Data Industri:Dalam automasi kilang, penerima boleh digunakan dalam rangkaian sensor atau pautan kawalan di mana tahap gangguan elektromagnet (EMI) yang tinggi dari motor dan pemacu akan merosakkan kabel elektrik.

Peralatan Perubatan:Untuk pemantauan data tidak kritikal dalam peranti perubatan, pengasingan optik boleh meningkatkan keselamatan pesakit dengan memutuskan sambungan galvanik.

Elektronik Pengguna:Penggunaan berpotensi dalam konsol permainan mewah atau sistem VR untuk pemindahan data latensi rendah, bebas gangguan antara modul.