Yüksek hızlı konektörler, modern elektronik sistemlerin sınırsız çalışmalarındandır. Veriler, ikinci ve ötesindeki on gigabits'e itiyor, iki cihazın birbirine bağlı olarak en kısa sürede zarar vermeleri gerekir. Kötü tasarlanmış bir bağlantı, basit bir teste yol açabilir.Bu makale, veri akışlarına yol açan, veri sinyallerine yol açan ve güç tüketimine yol açan fiziksel arayüz.

Signal Yiyişini Yüksek Hızlandırmalarda Anlamak

Bir bağlantıdaki sinyal kaybı tek bir fenomen değil, birkaç farklı mekanizmanın bir kombinasyonudur. Üç birincil katkıda bulunanlar eklenme kaybı, geri dönüş kaybı ve haçlı bir durumdur.

  • [FONT=0)Insertion kaybı[[Dönetici:0) Aşırı ısı olarak nasıl kesildiğini veya başka türlü bağlayıcı yoluyla kaybettiğini ölçmek.
  • [FONT:0)Return experience[[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ: 0,0)DÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ
  • [FONT:0]Crosstalk[[Dönetici:0) Bir iletkendeki sinyaller yakındaki bir iletkende istenmeyen gerilimler tetikler açarken meydana gelir. Multichannel konektörler, haçlı şeritler veya veri oranındaki azalmayı ciddi ölçüde sınırlayabilir.

Bu ek olarak, deri etkisi ve dielektrik rahatlaması yüksek frekanslarda giderek daha önemli hale gelir. Skin etkisi, bir iletkenin dış yüzeyinde yoğunlaşır, etkili direnişini yükselterek mühendisler, yüksek iletkenlik ve yeterli yüzey alanı (örneğin, altın veya gümüş) ile bu büyüklükteki eğimli betonlama işlemine yol açar.

Ekleion Kayıpları: Davranış ve Dielektrik Bileşenleri

Bir bağlantıdaki toplam ekleme kaybı, iletken kaybı ve dielektrik kaybının toplamıdır.Inor kaybı daha düşük frekanslarda (birkaç gigahertz'a kadar), ancak dielektrik kaybı, frekansları milimetre- dalga aralığına kadar alır. Tipik bir bağlantı bu kayıpların 0,5 dB'ye kadar matize etmek için 0.1 ila 0,5 dB'ye kadar, ancak 40 GHz'de 40 GHz'ye kadar zarar verebilir.

Impedance Matching and Controlled Impedance Design

Impedance eşleştirme muhtemelen yüksek hızlı dijital için en kritik faktördür. Her bir bağlantı, sinyal kalitesini yakından eşleştirmeli bir özellik sunar.

Bağlantının imkansızlığı fiziksel boyutları ve kondüktörlü malzemenin dielektrik sabiti tarafından belirlenir.Bir eş aksiyel bağlantı için, dürtüsel bir bağlantı için, iç iletken çapının dışsal çapına bağlıdır.Bir panjurda dielektrik kalınlığına bağlı olarak, özellikle de kontaktajlar ve dielektrik materyali özellikleri.

Mikrostrip ve Stripline in© Designs

Birçok yüksek hızlı bağlantı, iki zemin düzlemi ile bir araya gelir, daha iyi izolasyon ve daha düşük radyasyon sağlar. Her iki kanalda bir mikrostrip izi, bir zemin düzlemi ile bir dielektrik tabakasının bir tarafında çalışır.Bir striptiz izi, iki zemin düzlem arasında yer alır, daha iyi izolasyon ve daha düşük radyasyon sağlar. Her iki teknik de mühendisler hassas bir şekilde kontrol edilebilir, iz ayarlamak için kontrol edilir ve bu kalıp kaplama sırasında temelsel bir kontrol sağlar. Örneğin, tipik bir şerit 100-ohm dielektrik tabakası.

Gelişmiş konektörler, üretimden sonra iyi performansa sahip bölümler, süreç varyasyonları için doğrulanan bölümlere kadar küçük zemin, dengeleme katmanları veya hatta lazer destekli bölümlere sahip olmak gibi özellikleri [Dönetmiş özellikler[Dönemli özellikler[Dönemli özellikler)

Low Kayıp için malzeme seçimi

Doğru malzemeleri seçmek elektrik performansı, mekanik güç, termal istikrar ve maliyet arasındaki dengeleyici bir eylemdir. İki ana kategori dielektrik ve iletkendir.

Dielektrik Malzemeleri

  • [FONT:0)PTFE (Polytetra alkali): [Düzüksel sabit ( ⁇ 2.1) ve son derece düşük basınç faktörü (10 GHz'de ⁇ 0.0002) yaygın olarak kullanılan, yumuşak ve baskı altında da kullanılabilir, bu yüzden genellikle boyutsal stabilite için dolgu veya dokuma ile karıştırılır.
  • [FONT:0)LCP (Liquid Crystal Polimer): ) Biraz daha yüksek bir dielektrik sabit ( ⁇ 3.0) sunar, ancak çok düşük kayıp ve mükemmel yüksek sıcaklık direnci. LCP mobil cihazlarda ve otomotiv radarında kullanılan ince profilli konektörler için popülerdir.
  • [FONT:0)Ceramik-gerçekten veya PEEK: Bu kompozitler, tunable dielektrik sabit, gelişmiş termal iletkenliği ve daha düşük termal genişleme katsayısı sağlar. Yüksek çözünürlükte kablolar ve test ekipmanları için yaygındır.
  • [FONT:0)Polyimide ve Epey cam: Daha düşük maliyetli konektörlerde kullanılır, ancak yüksek dielektrik kaybı 10 GHz'nin altında uygulamalarını sınırlar.

Davranış malzemeleri

Bakır yüksek iletkenliği ( ⁇ 58 MS /m) ve düşük maliyet nedeniyle standart iletkendir. Ancak, kablolar genellikle ilkbahar kontakları için boru torbalarını kullanır, bu da mükemmel elastikiyet ve yorgunluk direnci sağlar. - Skin-tamamlama, gümüş, veya palladium-nickel ile kaplama yaygındır.

[FONT:0)Case noktasında: [Dönemli:[Dönemli:0) Birçok 25+ Gb / arka düzlemli konektörler altın kaplama kaplama kaplamalı sıvı kristal polimer konutu bakır kontaklarını 12.5 GHz'de bağlantı başına 0,208 dB'nin altına almak için.

İmalat Hassasiyeti ve Hoşgörüleri

En iyi tasarım bile, üretim sıkı toleransları tutamazsa başarısız olacaktır. Yüksek frekanslarda, sadece 50 mikrons yanlışlığı birkaç ohms ve degrad geri kaybı 10 dB veya daha fazlası ile değiştirir. İki kritik üretim süreci enjeksiyon kalıplama ve kaplamadır.

Dielektrik Konutlarının Enjeksiyonu

Dielektrik konutları minimum savaş sayfası ve boşluk formasyon ile kesin boyutlara sahip olmalıdır. Yüksek akış derece LCP veya Alarm bileşiklerinin kullanılması, optimize edilmiş kalıp soğutma kanalları ve kapı konumları ile birlikte, mikron seviyesinden sonra birçok bağlantı değişkeni ortadan kaldırır:0)Laser distrasyon, dielektrik web'in arasındaki boşluklar arasındaki farklar arasındaki farklar arasındaki farklar arasındaki farklar için özellikle değerlidir.

Plating and Contact Finish

Plating kalınlıkları, tutarlı iletkenliği korumak için ±5% içinde kontrol edilmelidir ve iyi bir alan kontaktlarından kaçınmak için mühendisler, eklenme kaybı veya 100 çiftleşme döngüsü için 1,25 μm'lik bir nikelin üzerinde 1,25 μm'lik bir bağlantı oluşturabilirler. Otomatik kontrol (AOI) her bir nicks, çizeçmiş veya kaplama kaybı veya geçici temas oluşturmak için minimum kaplama kalınlığını belirtirler.

Shielding ve EMI Koruma

Shielding, eğimli zemine bağlı olarak dış elektromanyetik alanların sinyal yollarına engellenmesi için önemlidir. Yüksek hızlı konektörlerde, kalkan genellikle dış metal bir kabuktur (örneğin, teneke kaplama çelik veya paslanmaz çelik) ve eğimli zemin sağlar.

10 GHz'nin üzerinde çalışan konektörler için, 2. Gemiler (Döneticileri) veya [[Döneticileri (Döneticileri)[Döneticileri)[Döncükler için[Döncüler için) eklenmiş durumda, gemide-to-board bağlantıları, iç zemin uçaklar ve kalkan duvarları, çiftleri haçı bastırmak için ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı bir şekilde,

Diferansiyel İşaretleme ve İşaretleri

Çoğu modern yüksek hızlı dijital arayüz (PCIe-, USB 3.x, HDMI, Thunderbolt) iki iletken arasında sıkı bir simetri kullanmak zorundadır: Doğrusal sinyalin eşit ve yerinde sinyallerin ortak noktası haline gelecektir.

Eksili konektörler için anahtar parametreler şunları içerir:

  • [FONT:0)Differential impedance (Zdiff):[Dönetici: [Düzen: 1] genellikle 85 ULL veya 100 {{.
  • Intra-mate skew: İki iz arasında kesinti gecikme farkı. Herhangi bir skew (ideal < 5 ps) jitter'i tanıtıyor ve göz açmasını azaltır.
  • [FONT:0)Mode Dönüşüm: [D21 olarak ölçüldü (CD21 (evcut modları farklı mod dönüşüme karşı). Low mod dönüştürme iyi bir simetri gösterir.

Tasarımcılar tüm kanalı taklit eder - PCB'leri stubs, bağlantı başlatı ve kablo arayüzü ile dahil - toplam bağlantı bütçesinin gerekli kaybı hedefiyle karşılaştırılmasını sağlamak. Keysight ADS veya Ansys SIwave gibi araçlar bağlantı ve çevrenin co-simülasyonunu sağlar.

Yüksek Hızlandırıcıların Test ve Geçerliliği

Bir bağlantı tasarımı serbest bırakılmadan önce, bir vektör ağı analizörü (VNA) kullanarak yüksek frekanslı ölçümler bir bataryaya girer:

  • [FONT:0]S-parametre ölçümü: [Dönder: · S11 (günümüz kaybı), S41 (geçmiş haçlı) ve S31 (geçmiş haçlı) işletim bandında.
  • [FONT:0)Time-domain reflectometry (TDR): ), sinyal yolundaki engelleri ortadan kaldıracak.Bir TDR arsası, 50 {{'den gelen aksaklıklar ortaya çıkaracak, mühendislere sorun alanlarını belirleme imkanı sağlayacaktır.
  • [FONT:0]Eye diagram ölçümü: [Dönder:) Yüksek hızlı bir oscilloskop kullanarak, mühendisler bir piç-birazlık serisini (PRBS) tarayıcı aracılığıyla iletiler ve "göz açma" yüksekliği sinyal kalitesini gösterir.
  • [FONT:0)Bit hata oranı (BER) testi:) Uzun bir test süresi üzerinde bazı yanlışları ölçüler. 10) - 12)

Üretim bağlantıları genellikle% 100 eklenme kaybı için test edilir ve otomatik test fikstürleri kullanarak anahtar frekanslarda geri döndürür. İstatistiksel işlem kontrolü (SPC) grafikler, kalıp veya kaplamada sürüklenme veya kaybı tespit etmek için eğilimleri takip eder.

Daha yüksek veri oranları için talep (112 Gb / PAM-4, 224 Gb /s ve ötesinde) bağlantı teknolojisini sınırlarına itecektir. Birkaç ortaya çıkan trend, bir sonraki nesil bağlantılarını şekillendirecektir:

  • [FONT:0) Yüksek sipariş modulama:[Dönetici:[Dönetici:0) PAM-4 çiftleri NRZ üzerinden geçti, ancak gürültü marjını azaltmalıdır.
  • [FONT=0]Fotoğrafik entegrasyon:[Döneticileri için yüksek hızlar için, optik kablolar, kenarlı fiberlerle bir araya gelen polimerler, bazı raf ölçekli sistemlerde bakır yerini alabilir.
  • [FONT:0)Eksitif üretim:[DDDDD dielektriklerin baskı ve iletken izlerinin baskısı, enjeksiyon kalıplarında hızlı prototipleme ve karmaşık geometrilerin mümkün olmadığı sonucuna varılır.
  • [FONT:0]AI-güdümlü optimizasyon:[Dönetici:[Dönetici:0) Mekanik öğrenme algoritmaları çok boyutlu tasarım alanını (geometri, malzeme, toleranslar) aynı anda en aza indirmek için bağlantı mimarilerini bulmak için.
  • [FONT:0)Embedded sinyal Klima: Aktif bağlantılar, inşa edilmiş eşitleme veya retimers ile yapılan aktif bağlantılar yüksek uçlu sunucu arka uçaklarda ortaya çıkıyor.Bu cihazlar kanal kaybı için telafi ediyor, ancak güç tüketimi ve geç kalmışlığı ekliyor.

Son zamanlardaki bir YD:0)IEEE 802.3[Dönetici:) Görev gücü güncellemesi, 200+ Gb / bakır kablolar için endüstri yol haritası, 35 GHz'de 1 dB eklenme kaybı ile bağlantıya bağlıdır ve en az 10 dB'nin çapraz geçiş marjlarına sahiptir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

En az sinyal kaybı için yüksek hızlı bağlantı tasarımı çok boyutlu bir meydan okumadır. Ağlarımızı birbirine bağlayan bağlantıların daha sofistike hale gelmesi gerekir - yeni malzemeler ve dijital tasarım araçları ile geleneksel mühendislik içgörüler.