Introdução
Em aplicações de comunicação óptica a 155 Mbps, como redes SONET OC-3 ou SDH STM-1, é fundamental contar com circuitos capazes de extrair dados com integridade mesmo diante de ruídos, jitter e baixa potência óptica. O AD807, da Analog Devices, é um circuito integrado projetado especificamente para essa função. Ele incorpora quantização de dados, detecção de nível de sinal, recuperação de clock (Clock and Data Recovery – CDR) e retiming, tudo em um único encapsulamento SOIC de 16 pinos.
Este artigo explora os recursos, o funcionamento interno, as aplicações típicas e os cuidados de projeto envolvendo o AD807, destacando sua utilidade como parte de receptores ópticos compactos e robustos para sistemas digitais de alta velocidade.
Visão Geral do AD807
O AD807 é um receptor óptico eletrônico que oferece:
- Quantizador com sensibilidade de 2 mV
- Detecção de nível de sinal ajustável por resistor externo
- Recuperação de clock via PLL sem necessidade de cristal
- Saídas de dados e clock compatíveis com ECL/PECL
- Operação em 155 Mbps, ideal para OC-3/STM-1
- Baixo consumo (170 mW)
- Funciona com +5 V ou –5,2 V
Ele pode ser utilizado com um fotodiodo PIN e um amplificador TIA (como o AD8015), compondo uma solução completa de recepção óptica.
Funcionalidades Principais
Quantizador Diferencial de Alta Precisão
O quantizador do AD807 converte sinais analógicos diferenciais em lógicos, com altíssima sensibilidade:
- Sensibilidade de entrada: 2 mV
- Offset típico: até ±500 µV
- Largura de banda: 180 MHz
A topologia de cascode dobrado reduz distorção de largura de pulso, e a arquitetura XFCB da Analog Devices garante operação com mínima interferência.
Detecção de Sinal com Histerese
O bloco de detecção de nível (Signal Detect) monitora a amplitude do sinal de entrada:
- Faixa de ajuste: 2 mV a 30 mV (via resistor RTHRESH)
- Saída SDOUT indica presença ou perda de sinal
- Histerese elétrica: até 10 dB (dependendo de RTHRESH)
Isso é essencial para controle de sistema e acionamento de circuitos de squelch.
PLL para Recuperação de Clock
O AD807 utiliza um PLL de dois estágios:
- Loop de aquisição de frequência (com detecção de frequência embutida)
- Loop de aquisição de fase (com detector de fase patenteado)
Características:
- Frequência nominal do VCO: 155.52 MHz
- Jitter de saída: 2.0 graus RMS típico
- Tolerância a jitter: >3000 UI @10 Hz, >4.5 UI @6.5 kHz
- Tempo de aquisição: até 2×10⁶ bits (ajustável via capacitor de amortecimento CD)
O projeto evita bloqueio falso e é imune a jitter de padrão de dados (pattern jitter).
Diagrama Funcional
O funcionamento pode ser dividido em blocos:
- Entrada diferencial analógica (PIN, NIN)
- Quantizador → Detector de nível → Saída SDOUT
- PLL: VCO + detector de frequência + detector de fase
- Retiming: dados e clock reconstituídos nas saídas diferenciais (DATAOUT, CLKOUT)
A interface é compatível com lógicas ECL ou PECL, facilitando a integração em sistemas ópticos digitais.
Aplicações Típicas
1. Receptor de Fibra Óptica OC-3/STM-1
Quando combinado com um TIA como o AD8015 ou um módulo PIN-TIA (ex: Epitaxx ERM504), o AD807 forma a base de receptores SONET/SDH:
- Faixa de potência óptica operacional: –6,4 dBm a –39,3 dBm
- BER típico: 0 até –36 dBm
- Jitter típico da saída de dados: (menor)40 ps RMS
2. Testes com Ruído e Relação Sinal-Ruído (SNR)
O AD807 mantém BER (menor) 1×10⁻¹⁰ mesmo com sinais com SNR acima de 20 dB. Isso demonstra sua robustez diante de ruído de banda larga.
Projeto com o AD807: Recomendações
Planejamento de Layout
- Use plano de terra único para analógico e digital
- Linhas de transmissão de 50 Ω para sinais de entrada e saída
- Resistor de terminação próximo ao CI
Desacoplamento
- Capacitor de 10 µF na alimentação principal
- Capacitores de 0,1 µF próximos aos pinos de VCC/AVCC
Ajuste da resposta do PLL
- Capacitor CD entre pinos CF1 e CF2 determina amortecimento
- Valores típicos: 0,1 µF a 0,33 µF
- Damping factor ζ = 5 resulta em <0.1 dB de peaking
Squelch de Saída
Circuito com FET P no pino VCC2 pode desligar a saída quando SDOUT indicar ausência de sinal.
Avaliação Prática e Resultados
O AD807 foi testado com dois front ends distintos:
- AD8015 (TIA) + PIN 1300 nm
- Aquisição até –39.3 dBm
- BER (menor) 10⁻¹⁴ até –36 dBm
- Jitter (menor)40 ps RMS
- ERM504 PIN-TIA + Filtro LPF de 120 MHz
- Operação robusta até –38 dBm
- BER (menor) 10⁻¹⁰ até –37.6 dBm
Diagramas em níveis óticos de 0 dBm e –38 dBm mostram margens amplas e sinal limpo, mesmo em baixa potência.
Conclusão
O AD807 é uma solução altamente integrada e eficiente para a recepção de sinais ópticos em aplicações SONET/SDH a 155 Mbps. Seu desempenho em jitter, sensibilidade e robustez ao ruído o torna ideal para aplicações industriais, telecomunicações e redes ópticas metropolitanas.
Sua combinação com amplificadores transimpedância (TIAs) como o AD8015 resulta em soluções compactas e de baixo custo, sem comprometer a qualidade do sinal.
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Referências: Tecset Eletrônica
Texto: Tecset Eletrônica
Imagens: Tecset Eletrônica
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