連接器的選擇，寬容和靈活：使用于千兆比特應(yīng)用的夾層連接器

夾層連接器在先進(jìn)、分散式的系統(tǒng)架構(gòu)日愈重要。這是由于相較于大型的開關(guān)柜，越來越多的應(yīng)用皆在尋求較小的外殼，進(jìn)而選擇可提高整合性的夾層板使用。然而，這造成對(duì)夾層連接器的要求也相應(yīng)提高，因電路板上的電子數(shù)據(jù)傳輸速度往往高達(dá)5千兆比特/秒–并邁向10千兆比特/秒。高速的MicroSpeed連接器的高密度端子、1毫米的間距及其板對(duì)板連接的應(yīng)用，符合了現(xiàn)代夾層應(yīng)用的帶寬要求。

除了面對(duì)更快的數(shù)據(jù)傳輸速度和電路板加劇的復(fù)雜性，夾層連接器也需要提供更高密度的端子。因此，在夾層應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)數(shù)百個(gè)端子并非罕見。采用雙桿微型端子的MicroSpeed連接器在1毫米的間距中卻可提供充裕的0.7毫米的容許公差，因此在夾層應(yīng)用中可輕易的安置多個(gè)連接器在一塊電路板上。除了相對(duì)減少了電路板的層數(shù)，設(shè)計(jì)工程師也受益于更大的走線靈活性。除了提供插拔更高的容許公差，它們也提供高電流載容量及信號(hào)速度。這使得50針型的MicroSpeed最低電流載流量各為1安培（在攝氏20度時(shí))，且數(shù)據(jù)傳輸速度可以高達(dá)10千兆比特/秒；5針型的電源模塊則可以提供更高的電流載容量，即各端子的最高電流載容量為8安培。不僅如此，MicroSpeed信號(hào)連接器和電源模塊皆提供各種不同的高度，以提供靈活性的板對(duì)板距離–從5至20毫米。

圖一：MicroSpeed：信號(hào)和電源連接器的夾層應(yīng)用高達(dá)10千兆比特/秒

對(duì)夾層連接器的要求

什么是夾層連接器的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)？除了在最小的尺寸中提供最高密度的端子，它們必須能夠以高達(dá)10千兆比特/秒的速度提供可靠的傳輸信號(hào)。除此之外，它們也必須能夠同時(shí)處理差分信號(hào)和單端信號(hào)。為了達(dá)到這些苛刻的要求，特殊的端子設(shè)計(jì)和配置是必要的?？臻g的短缺，至使最低可能的連接器高度和緊湊的布局成為至關(guān)重要。

MicroSpeed連接器容許高達(dá)10千兆比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度，適用于單端信號(hào)和差分信號(hào)的傳輸。典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括總線結(jié)構(gòu)基于高速頻道（每頻道高達(dá)2.5至3.125千兆比特/秒）的現(xiàn)代高速電信和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的設(shè)置。不僅如此，它們也適用于工業(yè)的應(yīng)用。事實(shí)上，快速的數(shù)據(jù)傳輸速度固然重要，但優(yōu)秀的電磁兼容往往是MicroSpeed被采用于設(shè)計(jì)中的主要原因。

單桿端子的夾層連接器在接插時(shí)偶爾會(huì)有公差導(dǎo)致的問題。這也是為何使用于2毫米和1.27毫米間距的雙桿6型彈簧端子設(shè)計(jì)被應(yīng)用在1毫米的MicroSpeed系列中。間距的縮小進(jìn)而優(yōu)化了接觸的質(zhì)量。

端子的間距和整合的屏蔽扮演了決定阻抗值的關(guān)鍵角色：通常單端信號(hào)的阻抗是50Ω（信號(hào)–接地）而差分信號(hào)的阻抗是100Ω（信號(hào)–信號(hào)）。為了控制阻抗，減少串?dāng)_及改進(jìn)差分信號(hào)對(duì)之間的耦合，高速連接器如MicroSpeed元件裝配著特殊的屏蔽結(jié)構(gòu)。模塊化設(shè)計(jì)及裝配著屏蔽的MicroSpeed連接器系統(tǒng)包含兩行引腳和兩塊朝外的屏蔽片。由于鍍通孔產(chǎn)生的電容量會(huì)導(dǎo)致噪音和反射的負(fù)面影響，因此信號(hào)端子只采用表面貼端接。相較于壓接針，采用表面貼信號(hào)針的連接器可以確保信號(hào)的完整性。

MicroSpeed連接器的縱向間距為1毫米，橫向間距則為1.5毫米。間距尺寸因方向而有所不同以匹配阻抗。差分信號(hào)對(duì)可以作水平或垂直排列。信號(hào)對(duì)的垂直配置（橫向，跨越縱向方向）以及信號(hào)針和屏蔽針的成對(duì)排列可以優(yōu)化串?dāng)_。根據(jù)測量顯示：當(dāng)上升時(shí)間為100微微秒，串?dāng)_少于2%及反射系數(shù)少于5%（板厚度為1.6毫米），致使數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)10千兆比特/秒的優(yōu)秀眼圖（標(biāo)準(zhǔn)FR4電路板，電路走線長度為100毫米）。其阻抗可確保最大眼圖張度。當(dāng)正負(fù)0.5V（1.0V）的信號(hào)對(duì)采用縱向排列連接的信號(hào)對(duì)的而數(shù)據(jù)傳輸速度為10千兆比特/秒，其眼圖張度為640mV（64%），而橫向排列的端子的眼圖張度為680mV（68%）。當(dāng)數(shù)據(jù)傳送速度為5千兆比特/秒，相關(guān)的眼圖張度甚至達(dá)到920mV和900mV。

圖三：連續(xù)差分阻抗（模擬于上升時(shí)間 = 50微微秒）

即使單端信號(hào)針和屏蔽針交替排列（似西洋棋盤模式），其同軸結(jié)構(gòu)亦可提供非常好的效果。不僅如此，MicroSpeed連接器的共面性通過100%的在線監(jiān)控以確認(rèn)其共面性受控在正負(fù)0.05毫米的公差以內(nèi)。

雖然信號(hào)針的端接都是采用表面貼，至于屏蔽板的端接，用戶卻可以根據(jù)應(yīng)用選擇表面貼或通孔回流。選擇通孔回流屏蔽板可以進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)械穩(wěn)定性。連接器模塊的長度為27毫米，并擁有50個(gè)信號(hào)端子及2片屏蔽板（共18個(gè)屏蔽引腳）。多個(gè)連接器模塊可以很容易地并排在一起，進(jìn)而節(jié)省空間。這個(gè)概念進(jìn)一步允許更多不同針數(shù)的連接器模塊，針數(shù)的步一幅為6針。除了2排的版本，還有高端子密度的7排信號(hào)連接器。MicroSpeed的7排信號(hào)連接器有91信號(hào)針（7x13）或133信號(hào)針（7x19）兩種。

Microspeed系列提供各種不同的高度。高度各異的公（1、2、9和10毫米）以及母（4、6、8和10毫米）連接器提供16種不同的堆疊高度從5至20毫米的板對(duì)板距離，在廣泛的電路板排列中為設(shè)計(jì)工程師提供最大的靈活性。

圖四：MicroSpeed系列可提供不同高度的高度版本，以達(dá)到5–20毫米的堆疊高度或板對(duì)板距離

互補(bǔ)的電源方案

MicroSpeed電源模塊補(bǔ)全了MicroSpeed信號(hào)系列。盡管2.0毫米間距的5針連接器尺寸非常小，它們可提供高電流載容量。此外，其電氣強(qiáng)度可高達(dá)500V、接觸電阻小于20mΩ且絕緣電阻大于1010Ω。通過使用特殊端子材料，此連接器系統(tǒng)能夠在攝氏20度時(shí)提供6至8安培的電流。然而，電流路線必須統(tǒng)一考慮以便連接器可被用于最高允許的操作電流，因?yàn)楦鱾€(gè)元件必須適用于這個(gè)電流強(qiáng)度且電路板或布局往往是最薄弱的環(huán)節(jié)。通過高度各異的公連接器和母連接器，電源模塊可有從5至20毫米共16種不同的PCB板對(duì)板堆疊高度。

就如信號(hào)連接器，Microspeed電源模塊針的引腳為表面貼，屏蔽的引腳則可選擇表面貼或通孔回流：表面貼屏蔽用于標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，通孔回流屏蔽則提供更大PCB保持力可用于嚴(yán)酷的環(huán)境。屏蔽的接地針確保連接器堅(jiān)固的應(yīng)力消除。即使板對(duì)板距離為5毫米，也保證有大面積的端子交疊（轉(zhuǎn)換為可靠的連接）。這些連接器配備了預(yù)裝的定位援助，并符合RoHS的加工要求。

圖五：MicroSpeed電源模塊系列可提供不同高度的版本

Microspeed電源模塊的操作溫度為攝氏-55度至攝氏+125度。

另一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)勢在于其卓越的接插公差，可容許多個(gè)連接器被裝置在一塊電路板上同時(shí)接插卻沒有插拔或斷路問題。這使得它們非常適用于具相同公差特性的SMC或Microspeed系列的信號(hào)連接器組合使用。

分析信號(hào)完整性的開發(fā)工具套

圖六：檢驗(yàn)和分析MicroSpeed信號(hào)完整性的開發(fā)工具套

在千兆比特/秒范圍的應(yīng)用中，信號(hào)完整性的分析越來越重要。這是為何ERNI提供匹配的SPICE模型作為設(shè)計(jì)使用MicroSpeed連接器須進(jìn)行的初步系統(tǒng)模擬。在選擇連接器時(shí)，用戶也可以使用評(píng)估套件提前測試該連接器系統(tǒng)是否適用于其特定的應(yīng)用。套件包括2塊各有4個(gè)MicroSpeed連接器的電路板。電路板的后方有30個(gè)高端微型同軸連接器，與MicroSpeed連接器的即定信號(hào)端子連接著。遞送時(shí)將包括一個(gè)內(nèi)含2條連接電纜、1個(gè)錄制了SPICE模型的光碟以及電路的描述說明的塑膠盒。