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高速正交连接器优化信号完整性

作者:Pete Soupir

随着数据传输率的上升,电子 OEM 设计工程师需要新的策略来提高背板互连的速度密度范围,同时维持信号完整性。数据传输通过背板、电缆和印刷电路板材料中的较长链路进行放大。高速网络通常需要紧密耦合的高速链路,这容易产生噪声、串扰和信号衰减。信号完整性对于可靠的性能至关重要,因此设计人员必须制定最佳解决方案。

高速背板连接器的需求量一直很大,用以支持电信、数据网络、数据存储、医疗诊断和其他市场领域的下一代产品开发。背板连接器并联多个连接器,使一个连接器上的每组插针与其他所有连接器上相应的一组插针互连,从而提供将多个印刷电路板连接在一起以构成完整系统的“骨干”。为特定应用选择正确的背板连接器可能具有挑战性。选择和规格标准至少应包括密度、数据传输率选项、物理尺寸、差分对数量、组件可靠性、模块化以及低应用成本。同样重要的是向后和向前兼容性,以确保支持未来的速度升级,而无需耗费大量资金重新设计架构。

为满足需求,连接器制造商正在帮助设计人员通过创新的背板连接器设计做出正确的选择,以缩短信道长度,并在高速、多应用的电子产品中提高信号传输性能。跳出传统思维的创新方法之一是引入正交和正交直接(中板)连接器设计,它允许 OEM 在紧凑的机械机箱内放置更多个系统电路板。正交背板连接器也出现在交换机、服务器和存储应用中,以提高信道性能并降低成本。

正交中板连接器系统提供宽边耦合传输,中板一侧的垂直附加卡可以连接到另一侧的水平附加卡,从而使印刷电路板正交插配。该技术可实现更紧凑的系统架构,并可部署在由于空间和气流限制而难以实现标准背板连接的高密度应用中。

最新的正交连接器架构融合了设计改进,例如,利用更小的变形式免焊压接端子来降低插接力,并改善印刷电路板上的信号发射。这种设计调整提高了高速信道带宽的性能,并减少了系统内每个差分对的插入损耗、串扰和性能变化。较小的合规端子还可以减少“残枝”效应,并缩小电路板上钻孔的物理尺寸,从而提高电容和阻抗。插接力是选择背板时另一个重要的设计考虑因素。随着越来越多的信号被封装到更狭小的空间中,低插接力是理想的选择。对于高插入力背板连接器,通常需要考虑替代的锁拴技术以及机箱公差(导轨和导向器),这可能会增加插针损坏的风险。最佳的做法是确保低插入力,同时维持使用寿命结束时的正压力,这也是正交连接器系统的另一个优点。

正交设计架构为 OEM 及其设计团队提供了削减成本的方法,因为它允许继续使用标准印刷电路板材料,而不是更高端、更昂贵的材料。更高的密度还意味着更小的封装,从而以具有成本效益的价位满足客户对更小、更环保解决方案的需求。

正交背板和中板连接器具有多种配置,专为 20 Gbps 和更高的数据传输率而设计,适合不同的应用——

  • 电信:集线器、交换机、路由器、中心机房、蜂窝基础设施和多平台系统
  • 数据网络:服务器和存储
  • 测试和测量设备
  • 医疗诊断设备