Il grado di difficoltà nella tastatura dei cavi assemblati varia da facile a difficile

Anni fa un ingegnere di grande esperienza mi disse, ed era solo in parte una battuta, che i cavi assemblati, cioè connettori accoppiati con uno o più fili di rame paralleli e spesso chiamati semplicemente "cavi", erano potenziali fonti di problemi che collegavano altre due potenziali fonti di problemi. Anche se aveva ragione, questi cavi assemblati erano ben altro, perché spesso rappresentavano comodi punti di osservazione su ciò che stava accadendo in un circuito o sull'interazione tra due sottoassiemi.

Prendiamo in esame l'onnipresente interfaccia RS-232 e il suo connettore più comune, il connettore a D a 25 pin noto come DB-25. Sebbene venga attualmente considerato come un "relitto del passato", che ha lasciato il posto in molti casi all'USB e raramente utilizzato nei nuovi progetti, per molti anni questo connettore ha svolto bene il suo lavoro ed ha rappresentato la soluzione ottimale per velocità di trasmissione dati da basse a moderate e per altri collegamenti.

Senza trascurare il fatto che le sue dimensioni fisiche consentivano ai progettistici di tastare direttamente i fili del connettore con un voltmetro, un oscilloscopio o con altri strumenti di collaudo, in molti casi rimuovendo il guscio protettivo e accedendo al retro del connettore. Esistevano anche scatole di breakout molto comode, che facilitavano il collegamento delle sonde a uno o più fili dei cavi assemblati RS-232, istituivano o interrompevano i percorsi del segnale e ponticellavano e creavano collegamenti incrociati tra i fili (Figura 1). L'accesso aperto, ad esempio, rendeva più semplice la creazione di un null modem e la trasformazione di un DTE (apparecchiatura terminale per dati) in un DCE (apparecchiatura di comunicazione dati). Consentiva anche di verificare ciò di cui si aveva realmente bisogno, dopodiché si poteva velocemente saldare un nuovo connettore/cavo nella configurazione di cablaggio corretta.

Figura 1: Questa scatola di breakout per RS-232, intuitiva e maneggevole, consente di connettere sonde a uno o più fili, di interrompere percorsi di segnale e persino di connettere un ponticello da un contatto a un altro. (Immagine per gentile concessione di Tecra Tools, Inc.)

E le linee Telco RJ11?

La disponibilità di comode scatole di breakout non si limitava ai connettori DB-25. Per il connettore modulare standard a sei fili RJ11 utilizzato dai telefoni cablati esisteva una scatola di breakout in grado di collegarsi ai conduttori con clip a coccodrillo o connettori a scorrimento (Figura 2). In questo modo era possibile monitorare o iniettare segnali mentre si lavorava su prodotti come le segreterie telefoniche autonome, i fax e altro.

Figura 2: Questa semplice scatola di breakout per RJ11 semplifica notevolmente il compito di collegare sonde, segnali o sistemi in corso di progettazione alla linea telefonica cablata. (Immagine per gentile concessione di Bill Schweber)

Quando serviva un'interfaccia più piccola, saldata tra i sei fili e un prototipo progettuale, la maneggevole scheda di breakout per RJ11 di SparkFun Electronics garantisce un'interconnessione elettrica semplice e affidabile (Figura 3).

Figura 3: Questa scheda di breakout per RJ11 di SparkFun Electronics consente di semplificare la saldatura dei collegamenti ai sei fili del diffuso connettore modulare. (Immagine per gentile concessione di SparkFun)

Persino gli assemblaggi IDC potevano essere tastati

Anche gli assemblaggi ad alta densità che utilizzano connettori IDC a passo medio e cavo piatto potevano essere tastati in maniera abbastanza agevole. Sul banco di prototipazione era possibile crimpare un connettore aggiuntivo come 1658623-6 di TE Connectivity AMP Connectors, un connettore femmina rettangolare a 26 posizioni, in qualsiasi posizione del cavo assemblato (Figura 4).

Figura 4: Un IDC aggiuntivo 1658623-6 a 26 pin di TE Connectivity AMP Connectors può essere crimpato lungo il cavo piatto e poi utilizzato come porta di accesso a uno o più fili del cavo. (Immagine per gentile concessione di TE Connectivity AMP Connectors)

A questo punto era sufficiente inserire un filo AWG 28 pieno in uno o più fori dei contatti e collegare le sonde al filo inserito. Può sembrare una soluzione improvvista ma funzionava. Il cavo piatto, oltre al modello base grigio, era disponibile anche in una versione multicolore, che facilitava il collaudo e il debug (Figura 5).

Figura 5: Il connettore IDC può essere utilizzato con un cavo piatto monocromatico o multicolore; quest'ultimo facilita l'attività di debug e il tracciamento dei fili. (Immagine per gentile concessione dell'autore)

I progetti multi-GHz cambiano completamente il panorama

Ma i tempi sono cambiati e molti dei progetti sono incentrati su segnali con larghezza di banda nell'intervallo dei multi-GHz e con corrispondenti velocità di trasmissione dei dati nell'ordine dei gigabit al secondo. Qualsiasi cavo assemblato di interconnessione è diventato un componente ingegnerizzato ad alta precisione, dotato di un cavo coassiale che può arrivare ad avere un diametro di un millimetro. Questi cavi assemblati sono destinati all'utilizzo con prese a montaggio superficiale come 01K80A-40ML5 di Rosenberger, classificate per il funzionamento a 110 GHz. Alcuni connettori sono commercializzati con una chiave dinamometrica per garantire che il serraggio sia corretto (Figura 6).

Figura 6: Il connettore Rosenberger 01K80A-40ML5 RF è progettato per funzionare a 110 GHz e si accoppia con un connettore di terminazione di un cavo coassiale con un millimetro di diametro. (Immagine per gentile concessione di Rosenberger)

Un cavo assemblato GHz+ reca un "cartello" invisibile ma nondimeno importante "Non disturbare" e per una buona ragione: qualsiasi ostruzione o sonda add-on influirà molto negativamente sull'impedenza, le prestazioni e l'integrità di segnale del cavo e sul tasso degli errori di bit (BER). Gli attuali segnali ad alta velocità, rapida variazione e minima oscillazione, con la loro grande sensibilità alla capacità, al carico e talvolta persino alla temperatura, non tollerano interventi relativamente "pesanti" di tastatura, come quelli informali che vi potrebbe capitare di fare. Se avete la necessità di verificare un segnale che entra o esce da quell'assemblaggio dovrete pianificare e attuare con attenzione una strategia buffer.

Non c'è molto che possiamo fare al riguardo, perché la fisica di questi segnali non può essere elusa: si tratta della versione del principio di indeterminazione di Heisenberg applicata ai test e alla misurazione elettronica, in cui l'atto stesso della misurazione modifica il parametro che si desidera misurare. Viviamo in un mondo fatto di segnali che si muovono velocemente e dei loro connettori di precisione, che non amano essere toccati. Persino una innocua sonda per oscilloscopio o il contatto accidentale di un dito possono disturbare il bilanciamento di precisione dell'induttanza, della capacità e di altri fattori con cui il segnale e il connettore devono accordarsi.

Ma io ho ancora in mente queste semplici scatole di breakout e quanto hanno funzionato bene finché la loro fortuna è durata. Tornano ancora utili in applicazioni importanti, ma sono in via di scomparsa. Ho il sospetto che molte di queste scatole di breakout siano ora ammucchiate dietro agli armadi delle apparecchiature. Può essere che, in un lontano futuro, possano rappresentare cimeli preziosi ai collezionisti oppure dare una mano, con l'aiuto di un "veterano", quando l'avaria di un impianto obsoleto ma vitale minaccia la civiltà in un copione futurista.

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