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、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，進而選擇可提高整合性的夾層板使用。然而，這造成對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連接器在一塊電路板上。除了相對減少了電路板的層數(shù)，設(shè)計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)，且數(shù)據(jù)傳輸速度可以高達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板距離–從5至20毫米。

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

對夾層連接器的要求

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10千兆比特/秒的速度提供可靠的傳輸信號。除此之外，它們也必須能夠同時處理差分信號和單端信號。為了達到這些苛刻的要求，特殊的端子設(shè)計和配置是必要的。空間的短缺，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10千兆比特/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度，適用于單端信號和差分信號的傳輸。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)計中的主要原因。

單桿端子的夾層連接器在接插時偶爾會有公差導(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)計被應(yīng)用在1毫米的MicroSpeed系列中。間距的縮小進而優(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：通常單端信號的阻抗是50Ω（信號–接地）而差分信號的阻抗是100Ω（信號–信號）。為了控制阻抗，減少串?dāng)_及改進差分信號對之間的耦合，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)生的電容量會導(dǎo)致噪音和反射的負(fù)面影響，因此信號端子只采用表面貼端接。相較于壓接針，采用表面貼信號針的連接器可以確保信號的完整性。

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。差分信號對可以作水平或垂直排列。信號對的垂直配置（橫向，跨越縱向方向）以及信號針和屏蔽針的成對排列可以優(yōu)化串?dāng)_。根據(jù)測量顯示：當(dāng)上升時間為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）的信號對采用縱向排列連接的信號對的而數(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)的眼圖張度甚至達到920mV和900mV。

圖三：連續(xù)差分阻抗（模擬于上升時間 = 50微微秒）

即使單端信號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一步加強機械穩(wěn)定性。連接器模塊的長度為27毫米，并擁有50個信號端子及2片屏蔽板（共18個屏蔽引腳）。多個連接器模塊可以很容易地并排在一起，進而節(jié)省空間。這個概念進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排信號連接器。MicroSpeed的7排信號連接器有91信號針（7x13）或133信號針（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毫米的板對板距離，在廣泛的電路板排列中為設(shè)計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，以達到5–20毫米的堆疊高度或板對板距離

互補的電源方案

MicroSpeed電源模塊補全了MicroSpeed信號系列。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，其電氣強度可高達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，因為各個元件必須適用于這個電流強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板對板堆疊高度。

就如信號連接器，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固的應(yīng)力消除。即使板對板距離為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。

另一個關(guān)鍵的優(yōu)勢在于其卓越的接插公差，可容許多個連接器被裝置在一塊電路板上同時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系列的信號連接器組合使用。

分析信號完整性的開發(fā)工具套

圖六：檢驗和分析MicroSpeed信號完整性的開發(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)計使用MicroSpeed連接器須進行的初步系統(tǒng)模擬。在選擇連接器時，用戶也可以使用評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MicroSpeed連接器的電路板。電路板的后方有30個高端微型同軸連接器，與MicroSpeed連接器的即定信號端子連接著。遞送時將包括一個內(nèi)含2條連接電纜、1個錄制了SPICE模型的光碟以及電路的描述說明的塑膠盒。