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高速数字系统的快速发展对高速连接器提出了更严苛的要求!
发布时间:2022-09-26 15:20:39

今天江苏蓬生电子为各位同行业的大佬带来一篇干货文章,这篇内容可是我花了很长时间才整理出来的,希望各位不要嫌弃,有需要的可以仔细的阅读一下本篇内容,大家感兴趣的话可以仔细阅读,废话不多说,我们一起看文章的主要内容吧!

 

江苏蓬生电子莫仕新型线对板连接器.jpeg

高速连接器是上个世纪末发展起来的一种连接和传输高速数字信号的新型连接器。

2005年初,贝尔实验室与世界著名连接器公司FCI合作,利用贝尔实验室的信号传输架构和FCI公司的AirMax连接器系统,成功展示了通过电背板传输的数据速率高达25Gbps,代表着高速连接器的传输性能取得重大突破。

2014年,Molex公司首次发布Impel™高速、高性能背板连接器系统,具有行业内先进的的低串扰特性和高密度,能够稳定可靠传输最高40Gbps速率的数据。

2018年,Amphenol公司的Paladin高速连接器系统表现亮眼,在实现112Gbps超高速率的同时,表现出来的是超过40GHz的平稳线性传输速率。这意味着Paladin技术尽可能地将串扰降到了最低,保证了相当一致的信号完整性。

未来,数据传输速率将提高到100Gbps甚至1TB。高速连接器也将得到更快的发展。

我国已发展成为世界上最大的连接器市场,但对高速信号传输可靠性的研宄远远落后于国。目前国内最高水平只能达到56Gbps。国内电连接器的研发方向正逐步由模仿国外高端产品向着自研发转变

传统连接器具备环境性能、机械性能、电性能这三种性能

环境性能

代表连接器具有基本的耐温度、防潮、振动和抗冲击等性能;

机械性能

当连接器的插入和拔出时也要确保其功能的完整;

电气性能

接触电阻、电气强度等方面的要求。

未来的连接器,除了要满足上述的传统性能外,迎来了更加严苛的要求。随着高速数字系统的快速发展信号完整性成为了高速传输的关键技术,其优劣经影响到整个高速数字系统的可靠性。

 

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在过去,传统的电连接器设计和生产方式,信号完整性在整个过程中是缺位的传统的连接器仅仅被看作一个机械产品没有考虑过信号完整性需要的电气性能。

随着高速互连系统的集成规模越来越大,工作频率越来越高,不考虑信号完整性问题会影响整个高速数字系统的可靠性,甚至导致系统崩溃的风险。

传输速率越来越高,信号的上升时间逐渐减小,当信号的传输时延大于等于上升 沿时间的1/6.连接器就可以看做为传输线,要考虑电阻、电感、电容等对信号传输性能的影响

需要采用性能优良的高速连接器来确保数字信号通过该连接器时感受到传输环境的瞬态阻抗的变化极小,来确保高速连接器内部传输环境的特性阻抗不发生变化性能优良的高速连接器,就其本质而言就是该连接器具备阻抗可控的内部传输环境。

因此,未来在小型化连接器的内部这个有限区域内缩小连接引脚的大小、增加引脚的数目和提升可靠传输信号的速率是高速连接器设计从业人员需要聚焦的方向。

加强高速信号传输方法:

①加强特性抗阻设计。

特性阻抗是衡量高速信号完整性的关键参数,指的是信号均匀传输过程中,任意位置产生的瞬间阻抗。通俗点说是充分描述电子信号在均匀的传输线路当中,传输工作开展的过程中,电子信号遭受到抗阻以后,能够发生的动态变化。

在对特性阻抗进行的分析中,其数值可以直接看做是瞬态抗阻。特性阻抗的数值与传输线路长度没有太大关系,与材料本身属性具有较大的关联性。

特性阻抗的设计不合理会导致信道传输的抗阻,一方面会导致信号出现反射情况,另一方面则会降低信道的高速传输能力。

可以采取采用屏蔽四绞线并且差分抗阻数值为100欧姆的LVDS电缆来完成,提高阻抗的匹配程度:它由低摆幅差分信号技术完成,信号传输过程中充分利用差分PCB线路优势、平衡电缆优势,传输速率可达到每秒上百兆比特。

四分同轴接触件的串扰干扰处置。

四分同轴接触件串扰的存在,为连接器信号的高速传输造成了巨大损失。在此种干扰的控制中,需要在四分同轴接触件的生产过程中,充分采用高精密成型工艺来完成。

这样做是为了提升四分同轴接触件的更多精密指标,如零件尺寸、位置等。

若零件内部四个内导体的位置精度控制在0.06mm范围以内,使得四分同轴接触件保持10GHz级别,该串扰便可控制在-45dB以内标准,以期将连接器高速信号传输目标得以实现。

③采用差分传输技术。

采用差分传输的信号称为差分信号。差分信号是一对互补信号,两个信号的幅度相同,但相位相反。从发送信号到接收器,执行减法,屏蔽共模分量。

与单端信号相比,差分信号具有明显的优势:抗干扰能力强对电磁干扰高度免疫时序定位准确

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