Estamos bem cientes de que, com cada iteração e atualização da arquitetura do sistema eletrônico, a taxa de transmissão de dados aumentará proporcionalmente; Em um ambiente onde a integração continua a melhorar, os relógios de alta velocidade e as técnicas de modulação multibit funcionam estreitamente adjacentes ao barramento de energia. O gerenciamento de interconexões de circuitos nesse ambiente exige que façamos todos os esforços para garantir a integridade do sinal, minimizar as perdas de transmissão, reduzir a sensibilidade ao ruído, à reflexão e à diafonia e atender aos requisitos de taxa de erro de bit (BER) dos barramentos de dados modernos.
Os conectores multipinos são uma área importante de preocupação para muitas pessoas e um foco na melhoria da integridade do sinal. Um layout multipino que combina sinais diferenciais, de terminação única e de potência requer um layout cuidadoso e flexibilidade considerável. Além disso, o projeto dos contatos do conector deve garantir sua compatibilidade com taxas de dados de alta velocidade e ter uma vida útil mais longa.
A Samtec é fabricante de uma linha completa de soluções de interconexão eletrônica e expandiu sua linha de produtos de conectores de array AcceleRate HD de alta densidade (veja a Figura 1) para enfrentar os vários desafios mencionados acima.
Figura 1: A figura mostra um par de conectores de matriz de campo aberto AcceleRate HD macho/fêmea, projetados especificamente para taxas de transmissão de alta velocidade e conexão e desconexão frequentes. (Fonte da imagem: Samtec)
Esta série de conectores adota um design multicoluna ultradenso, com espaçamento de apenas 0,635 mm (0,025 pol.) e largura de 5 mm (0,197 pol.). Esta série adota um design de matriz de campo aberto, que pode alcançar a mais alta flexibilidade de layout, e os contatos Edge Rate deste conector podem alcançar alta integridade de sinal e baixa perda de inserção, adequados para velocidades de barramento de 64 a 112 gigabits por segundo (Gbits/s) e operações frequentes de conexão e desconexão.
O conector de matriz cceleRate HD possui uma única linha de contatos selecionáveis variando de 10 a 100, com cada linha configurada em múltiplos de 10. Ele pode acomodar até quatro linhas de contatos, com uma faixa total de pontos de contato de 40 a 400.
Por exemplo, ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR é um conector macho em um conjunto de conectores de matriz de 400 bits, enquanto ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR é um conector fêmea. Esses conectores são usados para instalação em montagem em superfície de placas de circuito impresso (placas de PC). Em aplicações sanduíche, a placa filha é instalada acima da placa PC, e as alturas de instalação suportadas pelos estilos de chumbo compatíveis da aplicação sanduíche incluem 5 mm, 7 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 14 mm e 16 mm mm (0,197 pol., 0,276 pol., 0,354 pol., 0,394 pol., 0,433 pol., 0,472 pol., 0,551 pol. E 0,630 pol. podem atender aos requisitos de espaço de instalação necessários.
Vantagens da matriz de campo de abertura de agulha
O desempenho dos contatos do conector não é determinado apenas pelo seu design. A disposição física dos contatos e sua posição relativa em relação a outros contatos são fatores que afetam o desempenho. Por exemplo, o uso de pinos transversais grandes para transmitir energia pode causar os efeitos mútuos mencionados acima; Alta corrente requer um diâmetro de pino maior, mas isso reduz a distância entre os contatos, limitando assim a tensão máxima que pode ser usada. Outro método é usar um conjunto de campos de abertura de agulha, onde cada posição de pino está disponível sem funcionalidade predefinida (Figura 2). Com o projeto de uma matriz de campo de abertura de agulha, pares diferenciais, sinais de terminação única e fontes de alimentação podem ser usados através do mesmo dispositivo de interconexão, melhorando significativamente a flexibilidade de aterramento e fiação.
Figura 2: As posições dos pinos do conector do conjunto de campo de abertura de agulha são independentes e podem ser alocadas conforme necessário durante o processo de design. (Fonte da imagem: Samtec)
A alocação de pinos pode variar; Os sinais diferenciais podem ser emparelhados e conectados usando pinos adjacentes, com o pino do meio deixado em branco para fornecer isolamento entre os condutores, conforme mostrado na seção verde. Os fios de terminação única podem ser atribuídos a pinos individuais, com ou sem pinos de isolamento intermediários, conforme mostrado na seção azul. Conexões de energia que exigem diâmetros de condutor maiores podem ser obtidas pela conexão paralela de vários pinos, conforme mostrado na seção vermelha.
Projeto do ponto de contato de taxa de borda
Os conectores AcceleRate HD da Samtec, incluindo os conectores ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR e ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR, combinam alta densidade de sinal e flexibilidade mecânica, com integridade de sinal aprimorada, suportando transmissão de sinal em taxas PAM4 de até 64 Gbit/s e compatível com PCIe ® 6.0/CXL ® 3.2. A dificuldade de projeto do sinal PAM4 é relativamente alta porque ele usa quatro níveis de tensão, enquanto os sinais tradicionais de não retorno a zero (NRZ) usam dois níveis. Isto reduzirá a variação da amplitude do sinal em um terço, tornando a relação sinal-ruído (SNR) um foco importante.
A Samtec superou esse desafio técnico ao alcançar excelente integridade de sinal por meio de seu avançado sistema de contato Edge Rate (Figura 3). A característica desse sistema é que a superfície de contato é fresada, o que pode proporcionar inserção suave, menor desgaste e maior tenacidade, tornando-o adequado para aplicações com inserção frequente.
Figura 3: Os pinos Edge Rate são fresados para reduzir o desgaste e garantir conexões de baixa resistência. (Fonte da imagem: Samtec, nota do autor)
O conector AcceleRate HD adota um processo de substrato de cobre, revestimento de níquel como base e revestimento de ouro na superfície. A forma geométrica dos contatos Edge Rate pode se adaptar com precisão aos requisitos de impedância de interconexão de 50 ohms e 100 ohms (Ω). Ao dispor as bordas cortadas finas dos contatos voltadas uma para a outra, é possível minimizar ao máximo o acoplamento de bordas largas e a diafonia.