계측기기에서 사용되는 광액티브 커넥터

이번 포스팅에서는 광액티브 커넥터의 어플리케이션 사례 시리즈 "계측기기에서 활약하는 광액티브 커넥터"에 대해 소개하겠습니다. 대용량 데이터의 고속 통신이 가능하고 외부의 노이즈 영향을 받기 어려운 소형 경량의 광액티브 커넥터(AOC: Active Optical Connector)는 이전에 소개드렸던 산업용 로봇, 의료기기뿐만 아니라 계측기기에도 적합한 통신 장치입니다.

1. 광액티브 커넥터란?

광액티브 커넥터(AOC)는 전기 커넥터를 연결하여 전기 신호(차동 신호)를 광 신호로 변환하고, 이를 광 케이블(광 화이버)을 통해 전송하기 위한 커넥터입니다. 수십 미터에 이르는 기기 간의 장거리 통신에서도 외부의 노이즈 영향을 받지 않으며, 대용량 데이터의 안정적인 고속 전송을 가능하게 하는 광 전송 장치입니다. 또한, 기기 간의 전기적 절연도 가능합니다.

2. 계측기기에서 사용되는 AOC

AOC는 계측기기의 노이즈 제어나 전기 절연 대책을 위해 사용됩니다. 그럼 계측기기의 어느 부분에서 AOC가 사용되는지 살펴보겠습니다.

 ■ 고전압 측정기에서 사용

고전압 측정기(전력계)에서는 특히 전기자동차나 인버터 회로 등의 고전압 측정 시 커먼 모드 노이즈의 발생이 크게 증가합니다. 기기의 보호 및 커먼 모드 노이즈 억제를 위해서는 측정계 회로와 신호 처리 회로 간의 전기 절연이 필요합니다.

AOC는 쌍방향 1ch의 고속 데이터 통신(8Gbps/ch)을 통해 고속 샘플링 타임에 대응할 수 있으며, 광통신을 통해 전기적 절연이 가능합니다. 전력계의 측정계 회로와 신호 처리 회로 간의 절연 목적을 위해 AOC가 여러 세트 사용되는 경우도 있습니다.

■ 반도체 테스터에서 사용

반도체 디바이스 검사 장비의 고속화, 다채널화에 따라 반도체 테스터에서도 광 전송의 수요가 증가하고 있습니다. 검사 장비의 고기능화에 따라 노이즈 대책이 과제로 떠오르고 있습니다.

외부 노이즈의 영향을 받기 어려우며 전기적 절연이 가능한 AOC는 센서 테스터 및 메모리 테스터의 기판 내 · 기판 간 연결에 사용되고 있습니다. 광 전송을 통해 디바이스 검사 프로브와 신호 처리 회로부의 노이즈 내성이 향상됩니다.

3. 계측기기에서의 전송 과제를 AOC가 해결

계측기기에서 디지털 데이터 신호를 전송할 때 다음과 같은 과제가 발생할 수 있습니다.

• 데이터 처리 회로 보호를 위해 입력부와의 전기적 절연이 필수적이지만, 펄스 변압기 등의 기존 절연 디바이스로 절연할 경우, 고 샘플링 대응을 위해 설치 수가 많아진다.

• 여러 개 설치된 디바이스의 동기화가 필요하다.

• 파워 디바이스 등의 고전압 측정이 증가하고 고전압 내성이 요구된다.

• 샘플링 레이트 향상으로 인해 기기 고성능화가 요구되어지고 있다.

• 계측 기기의 소형화를 위해 회로 소자나 모듈을 소형화할 필요가 있다.

이러한 과제를 파나소닉 인더스트리 광액티브 커넥터 V시리즈로 모든 문제를 해결할 수 있습니다!

AOC는 광 전송에 의한 높은 노이즈 내성으로 대용량 데이터의 고속 전송을 실현합니다. 그리고 소형 경량 디바이스로 계측기기의 슬림화에도 기여합니다. 고속 전송과 배선 절감, 경량화를 동시에 실현할 수 있습니다.
SFP(광 트랜시버)와 비교하여 소형화 및 경량화, 임의의 위치에 배치할 수 있어 기판의 소형화와 설계의 자유도에 기여합니다. 또한, 메인 기판과 다채널 서브 기판 간의 전송에서 고전압의 전기적 절연이 가능하기 때문에 계측기기에 최적의 디바이스입니다.

계측 기기 내에 한정된 공간에 레이아웃 할 수 있어, 레이아웃 자유도가 높고, 기기 내 기판의 소형화가 가능합니다. AOC는 저 소비전력, 저발열이기 때문에 방열 설계가 필요하지 않습니다. 또한, 파나소닉 인더스트리 AOC는 단방향 2ch 또는 쌍방향 1ch(8Gbps/ch)의 라인업에서 용도에 맞게 선택하실 수 있습니다.

4. AOC 개발 엔지니어의 어드바이스

• AOC는 넓은 전송 대역폭을 가진 전송 디바이스 입니다. 입력된 신호는 원래의 대역폭 그대로 전송되어 출력됩니다. 단, 입력 신호는 8B10B 코드 변환된 DC 밸런스가 잡힌 신호여야 합니다.

• 광 신호는 전자파 노이즈에 강하지만, 광-전기 변환부는 노이즈의 영향을 받을 수 있습니다. 파나소닉 인더스트리의 AOC는 전기/광 변환부를 금속 쉘로 보호하고 GND 연결이 되어 있어, 내노이즈 대책이 이루어지고 있습니다.

• 광 전송은 다뤄본 적이 없어서 어려울 것 같다고 생각하고 계신가요? AOC는 전기 커넥터 실장을 통한 전기 인터페이스입니다. 일반적인 전기 설계로 완성할 수 있습니다.

• 광 연결 타입은 SFP로 쉽게 교체할 수 있는 장치입니다. SFP에 문제가 있다면 교체를 고려해 보시기 바랍니다.

파나소닉디바이스세일즈코리아(주)의 광액티브 커넥터(AOC)의 라인업에 대해서 자세히 알고 싶은 분은 하기 홈페이지에서 확인하시기 바랍니다.

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