FB2M5KRR : émetteur-récepteur POF OptoLock® 650 nm, 10–250 Mbit/s, 50 m

Le FB2M5KRR prend en charge les données NRZ de 10 à 250 Mbit/s, ce qui permet de l’utiliser pour le Fast Ethernet, l’Ethernet industriel et les liaisons série propriétaires dans cette plage de débits de symboles. Une connexion Ethernet à 100 Mbit/s utilisant un codage 4B/5B fonctionne à 125 MBd, tandis qu’une liaison à 200 Mbit/s avec codage 8B/10B fonctionne à 250 MBd et atteint donc le débit maximal spécifié. Parmi les applications adaptées figurent 100BASE-FX, EtherCAT, Sercos III et les ports série compatibles de FPGA ou d’ASIC. Le traitement du protocole reste externe : l’émetteur-récepteur assure la conversion bidirectionnelle entre le flux électrique différentiel et la liaison optique, sans mettre en œuvre le protocole de communication.

Les voies de données électriques doivent normalement être couplées en alternatif, avec un réseau d’interface adapté à la tension de mode commun du composant connecté. Le récepteur fonctionne avec une tension de sortie de mode commun nominale de 1,25 V, tandis que les interfaces CML et LVPECL illustrées utilisent des niveaux de mode commun de 1,5 V et de 2 V respectivement. RD+ et RD− disposent d’une terminaison interne de 100 Ω, mais TD+ et TD− nécessitent une terminaison différentielle externe de 100 Ω. Des condensateurs de couplage de 100 nF sont utilisés pour le fonctionnement à haut débit, bien qu’une valeur plus élevée puisse être nécessaire à des débits inférieurs. Le réseau final doit être vérifié au regard des exigences de terminaison et de polarisation du PHY, du FPGA ou de l’ASIC choisi.

La portée annoncée de 50 m s’applique à une fibre optique plastique à saut d’indice à 250 Mbit/s et dépend de l’installation finale. La caractérisation optique utilise une fibre optique plastique (POF) avec un cœur de 1 mm et une ouverture numérique de 0,5. La puissance de sortie de l’émetteur est spécifiée entre −10 et −2 dBm, et la sensibilité du récepteur à −24 dBm. Le récepteur accepte une puissance optique d’entrée maximale de −2 dBm, qui définit la limite supérieure de sa plage optique admissible. L’atténuation de la fibre, les courbures, la qualité des terminaisons, la contamination et la température de fonctionnement peuvent toutes influer sur la marge disponible en pratique. Le cheminement prévu du câble et le procédé de terminaison doivent donc être validés au débit requis et dans toutes les conditions de fonctionnement de l’équipement.

La broche RSSI fournit un courant proportionnel à la puissance optique moyenne reçue par le récepteur. Une résistance adaptée, placée entre RSSI et la masse, convertit ce courant en une tension analogique lisible par un convertisseur analogique-numérique (CAN) ou un circuit de surveillance. La responsivité de la sortie RSSI est typiquement de 0,16 A/W, et la plage de tension RSSI autorisée s’étend de 0 V à VCC moins 1,5 V. Avec une alimentation nominale de 3,3 V, la limite supérieure de cette plage électrique est donc de 1,8 V. Les seuils permettant d’évaluer l’état de la liaison doivent être définis sur le système final, car la valeur mesurée dépend également des pertes dans la fibre, de l’état des connecteurs, des variations entre composants et de la résistance de charge choisie.

L’émetteur et le récepteur passent indépendamment en mode de faible consommation en l’absence d’activité électrique ou optique. Les courants de veille typiques sont de 20 µA pour l’émetteur et de 7 µA pour le récepteur, soit la valeur typique totale annoncée de 27 µA. Le récepteur présente un délai typique de deux secondes avant la mise en veille et un temps de réveil typique de 100 µs, avec un seuil de réveil optique compris entre −28 et −26 dBm. L’émetteur nécessite une excursion différentielle d’entrée d’au moins 50 mV pour déclencher le réveil, avec un délai typique de 5 µs et un maximum de 80 µs. Les conceptions utilisant un trafic intermittent doivent tenir compte de ces délais de réveil pour définir la temporisation des paquets, la surveillance de la liaison et les mécanismes de retransmission.

Les lignes de données doivent être routées en paires différentielles à impédance contrôlée, avec des trajets courts et équilibrés et un plan de masse continu à faible inductance. RD+ et RD− disposent déjà d’une terminaison différentielle de 100 Ω, tandis que l’entrée de l’émetteur nécessite une résistance externe de 100 Ω entre TD+ et TD−. Les broches du blindage contre les interférences électromagnétiques et toutes les broches de masse doivent être reliées au plan de masse du signal. Les condensateurs de découplage de l’alimentation doivent être placés à proximité des broches d’alimentation concernées. Les broches 6 et 7 nécessitent des pastilles de brasage non circulaires de 1,2 mm sur 1,5 mm sur les faces supérieure et inférieure, bien que leurs trous métallisés restent circulaires. L’implantation mécanique présente une tolérance dimensionnelle générale de ±0,2 mm et doit être réalisée à partir du plan d’empreinte de référence contrôlé.

Le composant ne convient pas au brasage par refusion infrarouge ou en phase vapeur. La limite absolue de brasage est de +260 °C pendant 10 secondes, une seule fois, la chaleur devant être appliquée à au moins 2,2 mm de la base des broches. Le bouchon antipoussière doit rester en place pendant le brasage, le lavage et le séchage. Des flux hydrosolubles non halogénés et des nettoyants compatibles à base d’alcool peuvent être utilisés ; l’acétone, l’acétate d’éthyle et les produits à base de phénol sont interdits. Le composant est classé MSL 2a et peut rester exposé à l’air ambiant pendant 672 heures après l’ouverture du sachet barrière à l’humidité, à une température inférieure à 30 °C et une humidité relative inférieure à 60 %. Les composants dont l’emballage a été ouvert peuvent également être conservés dans une armoire sèche à une humidité relative inférieure à 10 %.

Le fonctionnement normal est spécifié de −40 °C à +85 °C, avec une tension d’alimentation comprise entre 3,0 V et 3,6 V, pour une valeur nominale de 3,3 V. La plage absolue d’alimentation de −0,5 V à 3,6 V définit les limites au-delà desquelles le composant risque d’être endommagé ; elle ne doit pas être considérée comme une plage de fonctionnement. La source optique est classée LED de classe 1 selon la norme IEC 60825-1, tandis que la conformité des matériaux relève de la directive RoHS 2011/65/EU. Les précautions de manipulation liées à l’humidité suivent la norme J-STD-020, au niveau MSL 2a. Ces classifications du composant facilitent le choix des équipements, mais la sécurité électrique, la compatibilité électromagnétique (CEM), les décharges électrostatiques (ESD) et la conformité réglementaire doivent néanmoins être évaluées pour le système final.