I dispositivi elettronici si restringono costantemente, mentre le velocità di trasmissione dei dati aumentano costantemente.devono essere in grado di integrare più circuiti in uno spazio più piccolo mantenendo la velocità di trasmissione dei datiI progettisti devono anche affrontare i problemi di raffreddamento dell'aria e di isolamento fisico per ridurre al minimo le interferenze elettromagnetiche (EMI).
L'accumulo di schede di circuiti stampati (PC) è un metodo comune per aumentare la densità del circuito.durante la costruzione di percorsi di raffreddamento e isolamento del segnale.
Questo articolo illustra brevemente le varie sfide che devono affrontare i progettisti di circuiti ad alta velocità.Poi introdurre la scheda di Würth Elektronik per i connettori di bordo e spiegare come utilizzare questi connettori per ottenere connessioni di segnale affidabili mantenendo l'integrità del segnale.
Pannello sandwich
La disposizione del pannello sandwich è costituita da due schede di circuito parallele impilate verticalmente, collegate elettricamente tramite connettori da scheda a scheda (figura 1, sinistra).
Dischi di circuito integrato a colonne multiple
Figura 1: L'immagine di sinistra mostra esempi di schede di circuito stampato (PCB) montate su più circuiti stampati; la figura di destra mostra il metodo di installazione della scheda di sottoscritto,con una capacità di accensione superiore a 50 W(Fonte immagine: Würth Elektronik)
Questa struttura può essere utilizzata per migliorare l'efficienza volumetrica, raggiungere l'intercambiabilità,o formare un isolamento fisico per migliorare il flusso d'aria e ridurre l' EMII connettori board to board sono collegati direttamente alla scheda di circuito senza l'uso di cavi.La scheda di circuito superiore può essere supportata e fissata da connettori, o fissati con colonne di isolamento montate in superficie o filettate per aumentare la resistenza alle vibrazioni e agli urti (figura 1, destra).
Fattori di considerazione per l'integrità del segnale
L'integrità del segnale descrive come i segnali vengono distorti o attenuati quando vengono trasmessi da una scheda a un'altra tramite connettori.sono indipendenti dalla frequenza e possono essere facilmente incorporati nei calcoli e corretti.
Tuttavia, i due parametri chiave di integrità del segnale relativi alla frequenza sono il coefficiente di riflessione (ρ) e il coefficiente di trasmissione (t) (figura 2).Il coefficiente di trasmissione è generalmente espresso in decibel (dB) utilizzando la perdita di inserimentoIl coefficiente di riflessione (perdita di ritorno) è causato dalla riflessione dei segnali di dati verso la sorgente del segnale quando si incontrano passaggi di valore di impedenza.La perdita di inserimento viene utilizzata per quantificare l'attenuazione del percorso di trasmissioneEntrambi dipendono dall'impedenza del connettore (ZCAB) rispetto all'impedenza della linea della scheda PC (Zs).
Sia la perdita di ritorno che la perdita di inserimento dipendono dall'impedenza del connettore
Figura 2: La perdita di ritorno e la perdita di inserimento dipendono dall'impedenza del connettore rispetto all'impedenza della linea della scheda PC (fonte dell'immagine: Würth Elektronik)
La perdita di trasmissione ridurrà l'ampiezza del segnale che passa attraverso il connettore ed è proporzionale alla lunghezza del percorso e alla struttura geometrica del connettore.La crosstalk near end (NEXT) o la crosstalk far end (FEXT) possono anche causare una certa perdita di energia. Return loss and transmission coefficient are frequency dependent parameters that depend on the difference between the connector impedance (simulated as a cable) and the circuit board transmission line impedance (assumed to be 50 Ω in this example)Il coefficiente di riflessione e il coefficiente di trasmissione sono definiti dalle formule illustrate.
La figura 2 mostra la variazione di questi parametri con l'impedenza del connettore (cavo).la perdita di ritorno teorico è pari a zero e il coefficiente di trasmissione è pari al 100%;Se l'impedenza del connettore si discosta da 50 Ω,le variazioni dei parametri pertinenti saranno proporzionali al valore e alla frequenza di deviazione dell'impedenza del connettore da 50 Ω- nei connettori, l'impedenza dipende dal materiale di isolamento utilizzato e dalla struttura geometrica dei perni, comprese larghezza, lunghezza e distanza (distanza).il cablaggio di perni adiacenti può anche avere un impatto su di esso.
Esistono due configurazioni di cablaggio comuni per la trasmissione di dati ad alta velocità (figura 3): una è una struttura a una sola estremità, in cui il segnale di dati è riferito alla terra;Un altro tipo è la struttura differenziale, che utilizza due linee di segnale complementari, e l'ampiezza del segnale di dati è la differenza di tensione tra le due linee di segnale.I segnali differenziali vengono utilizzati per ridurre il rumore e le interferenze sulle linee di segnale doppioIn generale, i segnali differenziali sono utilizzati per applicazioni con le più alte velocità di trasmissione dati.