不得不知道的：如何選擇高速連接器

2017-04-03 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

對(duì)于當(dāng)前的任何一個(gè)電子產(chǎn)品來(lái)講,什么是必不可少的?這個(gè)回答肯定有非常多的答案。今天我們要討論的是其中不可或缺的一個(gè)器件,就是連接器。當(dāng)然,是對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師來(lái)講,選擇連接器已然成為了其工作中非常重要的一個(gè)部分。

現(xiàn)在在一些大型的公司,都有專門的連接器(connector)和線纜(cable)工程師,他們會(huì)負(fù)責(zé)所有的連接器的選型和驗(yàn)證。當(dāng)然,小型點(diǎn)的公司可能由結(jié)構(gòu)工程師(ME)或者電子工程師進(jìn)行選擇和驗(yàn)證。顯然,當(dāng)產(chǎn)品的接口速率非常高的時(shí)候,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工程師或者是普通的電子工程師已經(jīng)無(wú)法判斷所選擇的連接器是否能滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求。這個(gè)時(shí)候就需要更加專業(yè)的公司來(lái)做,所以就出現(xiàn)了像SI工程師參與到連接器和線纜的選型中。那么對(duì)于連接器應(yīng)該如何來(lái)選擇呢?需要注意一些什么?對(duì)于產(chǎn)品有什么影響?

對(duì)于連接器的選擇主要是從兩個(gè)大的方向著手,首先就是結(jié)構(gòu),其次就是電氣性能。

在結(jié)構(gòu)方面,連接器首先要滿足連接的作用,所以符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),pin與pin一一對(duì)應(yīng)。

在電氣性能方面,連接器需要滿足阻抗、插入損耗、回波損耗、遠(yuǎn)端串?dāng)_、近端串?dāng)_、延時(shí)等等要求。

在這里我們就針對(duì)電氣方面的參數(shù)做點(diǎn)點(diǎn)說(shuō)明,下面是我之前幾年測(cè)試的某公司一款10G的連接器。

阻抗:

阻抗設(shè)計(jì)要求在90ohm+/-10%。從結(jié)果上看,都能滿足要求。

插入損耗:

插入損耗在5GHz時(shí),基本都在0.4dB左右,基本能滿足規(guī)范,有個(gè)別pin少有超過(guò)。

回波損耗:

回波損耗在10GHz以內(nèi)都在-20dB以內(nèi),滿足規(guī)范要求。

遠(yuǎn)端串?dāng)_:

遠(yuǎn)端串?dāng)_,在10GHz以內(nèi)基本滿足-50dB以內(nèi),滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

近端串?dāng)_:

近端串?dāng)_,在10GHz以內(nèi)基本滿足-50dB以內(nèi),滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)做測(cè)試板,發(fā)現(xiàn)此款連接器基本都滿足規(guī)范要求,只是插入損耗,有個(gè)別pin壓在規(guī)范要求的紅線上,說(shuō)明基本上是能使用到產(chǎn)品上的。

當(dāng)然,這種通過(guò)測(cè)試板測(cè)試連接器的方式,在某種意義上,很多公司難以做到,畢竟這需要花費(fèi)很大的人力和財(cái)力,比如你至少需要一臺(tái)高帶寬的網(wǎng)絡(luò)分析儀,每次做測(cè)試板的時(shí)候需要打板,需要一個(gè)比較了解連接器測(cè)試流程的工程師等等。但是即使自己公司不這樣做,也要學(xué)會(huì)看懂供應(yīng)商提供的測(cè)試報(bào)告,這是最基本的要求。否則在使用高速連接器的時(shí)候就會(huì)遇到不可預(yù)知的麻煩。

比如,如果您選用的連接器其串?dāng)_非常大,那么在設(shè)計(jì)的時(shí)候,即使在傳輸線上做的再好,在產(chǎn)品測(cè)試時(shí),其誤碼率很可能就會(huì)達(dá)不到要求。之前有一個(gè)朋友就遇到了這種狀況。在第一版產(chǎn)品研發(fā)的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)誤碼率一直過(guò)不了規(guī)范,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上找了所有能找的原因,包括芯片、鏈路設(shè)計(jì)等,都覺(jué)得沒(méi)有問(wèn)題,找到我們的時(shí)候,我們分析了一遍之后,也覺(jué)得沒(méi)有問(wèn)題,芯片也是我們用過(guò)的,距離更長(zhǎng)都不會(huì)存在問(wèn)題,拿到他們的產(chǎn)品實(shí)物一看,就發(fā)現(xiàn)其使用的高速連接器顯然是沒(méi)有升級(jí)的,廠家標(biāo)稱說(shuō)是可以達(dá)到那么高的速率,但是實(shí)際上還是存在一定的水分。因?yàn)槠鋬蓚€(gè)版本的連接器在物理結(jié)構(gòu)上是完全兼容的,但是由于連接器內(nèi)部重新進(jìn)行了升級(jí)設(shè)計(jì),使原來(lái)的串?dāng)_效果得到了大大的提高。后來(lái)?yè)Q掉連接器之后,產(chǎn)品完美的達(dá)到了規(guī)范要求。

很多時(shí)候廠家提供的參數(shù)是在他們?cè)O(shè)計(jì)和生產(chǎn)的條件下得到的,推薦各位用戶工程師使用,一般不會(huì)出現(xiàn)什么太大的問(wèn)題,但是如果您在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的時(shí)候,使用的過(guò)孔不同或是材料不同或是生產(chǎn)工藝不同,這就即有可能出現(xiàn)問(wèn)題,這個(gè)時(shí)候如果通過(guò)自己公司本身的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝驗(yàn)證過(guò)之后,沒(méi)有任何問(wèn)題才是最保險(xiǎn)的。這種方式在做大型高速產(chǎn)品的時(shí)候,是一種非常有必要的研發(fā)手段。

如下是近來(lái)測(cè)試的一款連接器和廠商提供數(shù)據(jù)的插入損耗對(duì)比圖: