Siamo ben consapevoli che con ogni iterazione e aggiornamento dell'architettura del sistema elettronico, la velocità di trasmissione dei dati aumenterà di conseguenza; In un ambiente in cui l'integrazione continua a migliorare, i clock ad alta velocità e le tecniche di modulazione multi bit funzionano in stretta prossimità del bus di alimentazione. La gestione delle interconnessioni dei circuiti in questo ambiente richiede di compiere ogni sforzo per garantire l'integrità del segnale, ridurre al minimo le perdite di trasmissione, ridurre la sensibilità al rumore, alla riflessione e alla diafonia e soddisfare i requisiti del tasso di errore di bit (BER) dei moderni bus dati.
I connettori multipin rappresentano un'area di preoccupazione chiave per molte persone e un focus sul miglioramento dell'integrità del segnale. Un layout multipin che combina segnali differenziali, a terminazione singola e di potenza richiede un layout accurato e una notevole flessibilità. Inoltre, il design dei contatti dei connettori dovrebbe garantire la loro compatibilità con velocità di trasmissione dati ad alta velocità e avere una maggiore durata dei contatti.
Samtec è un produttore di una gamma completa di soluzioni di interconnessione elettronica e ha ampliato la propria linea di prodotti di connettori array AcceleRate HD ad alta densità (vedere Figura 1) per affrontare le varie sfide sopra menzionate.
Figura 1: La figura mostra una coppia di connettori per array a campo aperto AcceleRate HD maschio/femmina, progettati specificamente per velocità di trasmissione ad alta velocità e collegamenti e scollegamenti frequenti. (Fonte immagine: Samtec)
Questa serie di connettori adotta un design multicolonna ultra denso, con una spaziatura di soli 0,635 mm (0,025 pollici) e una larghezza di 5 mm (0,197 pollici). Questa serie adotta un design ad array di campo aperto, che può raggiungere la massima flessibilità di layout, e i contatti Edge Rate di questo connettore possono raggiungere un'elevata integrità del segnale e una bassa perdita di inserzione, adatti per velocità del bus da 64 a 112 gigabit al secondo (Gbit/s) e frequenti operazioni di collegamento e scollegamento.
Il connettore dell'array cceleRate HD ha una singola fila di contatti selezionabili che vanno da 10 a 100, con ciascuna fila configurata in multipli di 10. Può ospitare fino a quattro file di contatti, con un intervallo di punti di contatto totale da 40 a 400.
Ad esempio, ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR è un connettore maschio in un set di connettori array da 400 bit, mentre ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR è un connettore femmina. Questi connettori vengono utilizzati per l'installazione a montaggio superficiale di schede a circuiti stampati (schede PC). Nelle applicazioni sandwich, la scheda figlia viene installata sopra la scheda PC e le altezze di installazione supportate dagli stili di cavi compatibili dell'applicazione sandwich includono 5 mm, 7 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 14 mm e 16 mm mm (0,197 pollici, 0,276 pollici, 0,354 pollici, 0,394 pollici, 0,433 pollici, 0,472 pollici, 0,551 pollici e 0,630 pollici possono soddisfare i requisiti di spazio di installazione richiesti.
Vantaggi dell'array di campo con apertura dell'ago
Le prestazioni dei contatti dei connettori non sono determinate esclusivamente dalla loro progettazione. La disposizione fisica dei contatti e la loro posizione relativa rispetto ad altri contatti sono fattori che influenzano le prestazioni. Ad esempio, l'utilizzo di perni di grande sezione trasversale per trasmettere potenza può causare gli effetti reciproci sopra menzionati; Una corrente elevata richiede un diametro del perno maggiore, ma ciò riduce la distanza tra i contatti, limitando così la tensione massima che può essere utilizzata. Un altro metodo consiste nell'utilizzare una matrice di campi di apertura dell'ago, in cui ciascuna posizione del perno è disponibile senza funzionalità preimpostate (Figura 2). Con la progettazione di un array di campo con apertura ad ago, è possibile utilizzare coppie differenziali, segnali a terminazione singola e alimentatori attraverso lo stesso dispositivo di interconnessione, migliorando notevolmente la flessibilità della messa a terra e del cablaggio.
Figura 2: Le posizioni dei pin del connettore del field array con apertura dell'ago sono indipendenti e possono essere allocate secondo necessità durante il processo di progettazione. (Fonte immagine: Samtec)
L'assegnazione dei pin può variare; I segnali differenziali possono essere accoppiati e collegati utilizzando pin adiacenti, con il pin centrale lasciato vuoto per fornire isolamento tra i conduttori, come mostrato nella sezione verde. I cavi a terminazione singola possono essere assegnati a pin individuali, con o senza pin di isolamento intermedio, come mostrato nella sezione blu. I collegamenti di alimentazione che richiedono diametri dei conduttori maggiori possono essere ottenuti collegando in parallelo più pin, come mostrato nella sezione rossa.
Progettazione del punto di contatto della velocità del bordo
I connettori AcceleRate HD di Samtec, inclusi i connettori ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR e ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR, combinano un'elevata densità di segnale e flessibilità meccanica, con una migliore integrità del segnale, supportando la trasmissione del segnale a velocità PAM4 fino a 64 Gbit/s e compatibili con PCIe ® 6.0/CXL ® 3.2. La difficoltà di progettazione del segnale PAM4 è relativamente elevata perché utilizza quattro livelli di tensione, mentre i tradizionali segnali di non ritorno a zero (NRZ) utilizzano due livelli. Ciò ridurrà la variazione dell'ampiezza del segnale di un terzo, rendendo il rapporto segnale-rumore (SNR) un obiettivo importante.
Samtec ha superato questa sfida tecnica ottenendo un'eccellente integrità del segnale attraverso il suo avanzato sistema di contatto Edge Rate (Figura 3). La caratteristica di questo sistema è che la superficie di contatto è fresata, il che può garantire un inserimento regolare, una minore usura e una maggiore tenacità, rendendolo adatto per applicazioni con inserimento frequente.
Figura 3: I perni Edge Rate sono fresati per ridurre l'usura e garantire connessioni a bassa resistenza. (Fonte immagine: Samtec, nota dell'autore)
Il connettore AcceleRate HD adotta un processo di substrato in rame, nichelatura come base e doratura sulla superficie. La forma geometrica dei contatti Edge Rate può adattarsi con precisione ai requisiti di impedenza di interconnessione di 50 ohm e 100 ohm (Ω). Disponendo i bordi tagliati sottili dei contatti uno di fronte all'altro, è possibile ridurre al minimo l'accoppiamento dei bordi larghi e la diafonia.