FB2M5LRR LC-POF-Transceiver mit RSSI, 650 nm, 10–250 MBd, 50 m

Der elektrische und optische Signalpfad unterstützt Datenraten von 10 bis 250 Mbit/s. Die serielle Symbolrate hängt dagegen von der verwendeten Leitungscodierung ab. Ein Ethernet-Datenstrom mit 100 Mbit/s und 4B/5B-Codierung arbeitet mit 125 MBd, während eine Nutzdatenrate von 200 Mbit/s bei 8B/10B-Codierung 250 MBd erfordert. Damit bilden 250 MBd die praktische Obergrenze der Symbolrate für die vorgesehenen NRZ-Anwendungen. Bei der Auswahl eines PHY- oder FPGA-Transceiver-Ports sollten Entwickler die codierte Leitungsrate prüfen, statt sich allein am Nutzdatendurchsatz zu orientieren. Eine Auslegung, die nach der Codierung 250 MBd überschreitet, liegt außerhalb des charakterisierten Betriebsbereichs.

Ja, bei 250 Mbit/s ist über Stufenindex-POF eine Reichweite von 50 m spezifiziert. Die tatsächlich erreichbare Entfernung hängt jedoch von der gesamten Installation ab. Der Sender liefert eine mittlere optische Leistung von −10 bis −2 dBm. Die Empfängerempfindlichkeit beträgt −24 dBm, die maximal zulässige optische Eingangsleistung −2 dBm. Aus der Differenz zwischen minimaler Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit ergibt sich ein nominelles optisches Leistungsbudget von 14 dB, noch ohne Berücksichtigung von Steckerverlusten, Faserdämpfung, Biegungen, Verschmutzung, Alterung und Temperatureinflüssen. Das Leistungsbudget sollte daher anhand der tatsächlich eingesetzten Kabel und Steck­verbindungen berechnet werden. Die Serienhardware sollte außerdem über den gesamten geforderten Umgebungsbereich geprüft werden.

Die Datenpfade sollten in der Regel AC-gekoppelt werden, damit jede Seite die für ihre Schnittstelle erforderliche Gleichtaktspannung beibehalten kann. Der Empfänger liefert eine typische Ausgangsgleichtaktspannung von 1,25 V, einen typischen Spitze-Spitze-Ausgangshub von 400 mV und einen differenziellen Spannungshub von 800 mV. CML-Schaltungen arbeiten üblicherweise mit einem Gleichtaktpegel von 1,5 V, während die dargestellte LVPECL-Schaltung den Schnittstellenpegel über ein Widerstandsnetzwerk auf 2 V verschiebt. Zwischen RD+ und RD− ist intern ein 100-Ω-Abschluss vorhanden. TD+ und TD− benötigen dagegen einen externen differenziellen 100-Ω-Abschlusswiderstand. Bei niedrigeren Datenraten kann es erforderlich sein, die Kapazität der für den Hoch­geschwindig­keitsbetrieb verwendeten 100-nF-Koppelkondensatoren zu erhöhen.

Die Ruhefunktionen senken den Strombedarf im Bereitschaftsbetrieb. Beim Start der Datenübertragung nach einer inaktiven Phase müssen jedoch ihre Schaltzeiten berücksichtigt werden. Der Sender benötigt im Ruhemodus typischerweise 20 µA, der Empfänger 7 µA. Zusammen ergibt das einen typischen Ruhestrom von 27 µA. Die Aufwachverzögerung des Senders beträgt typischerweise 5 µs und kann bis zu 80 µs erreichen. Der Empfänger wechselt nach 2 Sekunden in den Ruhemodus und benötigt zum Aufwachen 100 µs. Seine Aufwachschwelle liegt zwischen −28 und −26 dBm. Protokolle mit Übertragungspausen benötigen möglicherweise eine Präambel, ein Leerlaufmuster oder eine andere Phase mit gültigen Signalen, bevor Nutzdaten angenommen werden.

Der RSSI-Pin liefert einen Strom, der von der mittleren optischen Leistung am Empfänger abhängt. Ein Widerstand zwischen RSSI und Masse wandelt diesen Strom in eine analoge Spannung um. In der Beispielschaltung zur Überwachung wird dafür ein 10-kΩ-Widerstand verwendet. Die typische RSSI-Empfindlichkeit beträgt 0,16 A/W, und der verfügbare Spannungsbereich reicht von 0 V bis VCC minus 1,5 V. Ein ADC oder Komparator kann anhand dieses Signals eine allmähliche Verschlechterung der Verbindung, Verschmutzungen oder eine zu starke Faserbiegung erkennen, bevor der Datenempfang ausfällt. Die Schwellenwerte sollten an der fertigen Baugruppe kalibriert werden, da RSSI zur Überwachung des Verbindungszustands und nicht zur präzisen Messung der optischen Leistung vorgesehen ist.

Die Pins 1 und 12 sollten die EMV-Abschirmungen direkt mit der Signalmassefläche verbinden. Auch beide Massepins des Senders müssen angeschlossen werden, da sie intern nicht miteinander verbunden sind. Eine durchgehende, induktivitätsarme Massefläche hilft, das Übersprechen vom Sender zum Empfänger und externe Störeinflüsse zu begrenzen. TD+/TD− und RD+/RD− sollten als impedanzkontrollierte Differenzpaare mit kurzen, längenangepassten Leiterbahnen geführt werden. Die Abblockkondensatoren der Versorgung sollten nahe an den jeweiligen Versorgungspins sitzen. Auch die empfohlene Filterung sollte nicht weit vom Transceiver entfernt platziert werden. Der externe 100-Ω-Abschlusswiderstand des Senders sollte ebenfalls so angeordnet sein, dass Stichleitungen und Impedanzsprünge möglichst gering bleiben.

Das Bauteil ist für kontrollierte Lötprozesse vorgesehen und eignet sich nicht für Infrarot- oder Dampfphasen-Reflowlöten. Die maximal zulässige Löttemperatur beträgt 260 °C für 10 Sekunden. Sie darf nur einmal und in einem Abstand von mindestens 2,2 mm vom Anschlussansatz angewendet werden. Gemäß der Einstufung MSL 2a beträgt die zulässige Verarbeitungszeit nach dem Öffnen des Feuchtigkeitsschutzbeutels 672 Stunden bei unter 30 °C und unter 60 % relativer Luftfeuchtigkeit. Alternativ ist eine Trockenlagerung bei unter 10 % relativer Luftfeuchtigkeit möglich. Der Staubschutzstopfen sollte beim Löten, Reinigen und Trocknen eingesetzt bleiben. Alkoholbasierte Reinigungsmittel sind zulässig; Aceton, Ethylacetat, Phenol und ähnliche Lösungsmittel sollten jedoch nicht im Prozess verwendet werden.