FB01GKAR 650 nm 1 Gbps 40 m OptoLock® POF-zendontvanger

Voor werking op 1 Gbps is het KD1053 PHY-IC vereist. Dit ondersteunt ook de 100 Mbps-modus. Gigabittransmissie maakt gebruik van het voorgeschreven signaal met meerniveaucodering voor IEEE 802.3-bv over POF. De zendontvanger mag daarom niet met een willekeurige Ethernet-PHY worden gecombineerd. De 100 Mbps-modus werkt volgens IEEE 802.3 Ethernet en gebruikt dezelfde optische zendontvangermodule. TD+ en TD− voeren het signaal naar de zender, terwijl RD+ en RD− het uitgangssignaal van de ontvanger doorgeven. Deze differentiële signaalpaden vereisen printsporen met gecontroleerde impedantie. In de praktijk moeten de PHY, de zendontvanger, de printplaatlay-out en de gekozen bedrijfsmodus samen als één complete verbinding worden gevalideerd.

De opgegeven ontwerpdoelen zijn maximaal 40 m bij 1 Gbps en maximaal 100 m bij 100 Mbps via step-index-POF. De optische interface is bedoeld voor kabels met een manteldiameter van 2,2 mm. De optische karakterisering is gebaseerd op POF met een kerndiameter van 1 mm en een numerieke apertuur van 0,5. Voor het testen van het zendvermogen wordt 0,5 m professioneel afgewerkte vezel gebruikt; voor ontvangertests geldt een minimale vezellengte van 1 m. De werkelijke maximale afstand hangt af van de datasnelheid, de staat van de vezel, het verloop van bochten, de kwaliteit van de vezelafwerking en de installatieomgeving. Voer tests van het optische vermogensbudget en systeemtests daarom uit met de kabel en het afwerkingsproces die voor de productie zijn voorzien.

De zendontvanger moet worden gevoed met 3,3 V, binnen een bedrijfsspanningsbereik van 3,13 tot 3,47 V. De zender neemt 61 tot 75,5 mA op en de ontvanger 25,5 tot 46 mA. Samen bedragen hun maximale stromen dus 121,5 mA, nog zonder rekening te houden met de PHY en de ontwerpmarge. Ontkoppel de voeding met een ferrietkraal met een impedantie van 600 Ω bij 100 MHz en een gelijkstroomweerstand (DCR) van minder dan 200 mΩ. Plaats lokale voedingscondensatoren dicht bij de DC-voedingspennen. Pennen 1 en 12 van de EMI-afscherming moeten op het signaalmassavlak worden aangesloten. De massapennen 2 en 3 van de zender hebben een volledig massavlak nodig voor de warmteafvoer. Houd het onderdeel uit de buurt van hete componenten, zorg voor luchtstroming in de behuizing en houd de temperatuur van de EMI-afscherming onder 85 °C.

De RSSI-uitgang geeft het gemiddelde optische vermogen aan dat de ontvanger bereikt en kan worden gebruikt om de toestand van de verbinding te bewaken. De typische responsiviteit bedraagt 0,52 A/W, met een maximale uitgangsstroom van 300 µA en een toegestaan uitgangsspanningsbereik van 0,3 tot 2,7 V. De ontvanger gaat in de slaapstand bij een gemiddeld optisch vermogen van -36 dBm en wordt actief zodra het niveau -30 dBm bereikt. Deze drempels zorgen voor 6 dB optische hysterese. Na het overschrijden van de activeringsdrempel bedraagt de typische activeringstijd van de uitgang 24 µs. Zo kan de controller of PHY onderscheid maken tussen een inactief optisch pad en een signaalniveau dat geschikt is om de ontvanger weer te activeren.

Voer TD+/TD− en RD+/RD− op de printplaat uit als snelle differentiële signaalpaden, met een constante impedantie en zo min mogelijk discontinuïteiten. Elke zenderingang heeft een typische single-ended impedantie van 50 Ω, met grenswaarden van 46 tot 54 Ω, en een typische ingangscapaciteit van 2,33 pF. De ontvanger heeft een differentiële uitgangsimpedantie van 100 Ω en een differentiële signaalzwaai van 190 tot 323 mV piek-piek. De common-mode-uitgangsspanning ligt tussen 0,6 en 1,12 V, met een typische waarde van 0,96 V. Toets deze eigenschappen aan de ingangseisen van de PHY, de laagopbouw van de printplaat en de gekozen afsluitstrategie voordat de lay-out wordt goedgekeurd.

De zendontvanger is niet geschikt voor infrarood- of dampfase-reflowsolderen. Gebruik daarom een geschikt proces voor het solderen van de aansluitpennen. De absolute soldeerlimiet is eenmalig 260 °C gedurende 10 seconden, waarbij de warmte op minimaal 2,2 mm van de basis van de aansluitpen moet worden aangebracht. Volgens J-STD-020 valt het onderdeel in klasse MSL 2a. Na het openen van de zak mag het daardoor maximaal 672 uur, oftewel vier weken, buiten de verpakking worden verwerkt bij een temperatuur onder 30 °C en een relatieve luchtvochtigheid onder 60 %. Voor een ongeopende vochtwerende zak geldt een opgegeven houdbaarheid van 24 maanden bij een temperatuur onder 40 °C en een relatieve luchtvochtigheid onder 90 %. Gebruik tijdens de assemblage procedures ter beheersing van statische elektriciteit, een halogeenvrij, wateroplosbaar vloeimiddel en geschikte reinigingsmiddelen op alcoholbasis. Laat de stofplug tijdens het solderen, wassen en drogen op zijn plaats.

De aanduiding 650 nm verwijst naar de zichtbaar-rode RCLED-technologie die het product gebruikt. De elektrische en optische specificaties vermelden daarentegen een typisch gemeten piekgolflengte van 660 nm. De opgegeven spectrale bandbreedte is typisch 23 nm en maximaal 30 nm. De uitgezonden energie beslaat dus een golflengtebereik in plaats van één exacte spectraallijn. Het gemiddelde optische uitgangsvermogen is gespecificeerd van -5 tot -1,5 dBm, met een typische waarde van -2,5 dBm onder de vastgelegde omstandigheden voor vezelkoppeling. De lichtbron is volgens IEC 60825-1 ingedeeld in LED-klasse 1. Gebruik voor berekeningen van het optische vermogensbudget de gespecificeerde vermogens- en golflengtekenmerken, in plaats van aan te nemen dat de emissiepiek exact op 650 nm ligt.