I connettori multipin offrono un layout flessibile a supporto dell'alta integrità del segnale

Sappiamo bene che le velocità dati aumentano con ogni iterazione delle architetture dei sistemi elettronici, con clock più veloce e tecniche di modulazione multibit per clock che operano accanto ai bus di alimentazione in densità sempre più elevate. La gestione delle interconnessioni dei circuiti in questo ambiente richiede un duro lavoro per mantenere l'integrità del segnale, ridurre al minimo le perdite di trasmissione, diminuire la suscettività al rumore, alle riflessioni e alla diafonia e soddisfare i requisiti di tasso degli errori di bit (BER) dei moderni bus dati.

Un'area critica che desta preoccupazione per molti è rappresentata dai connettore multipin, su cui si concentrano i miglioramenti dell'integrità del segnale. Le alte piedinature che combinano segnali differenziali, a terminazione singola e di alimentazione richiedono un layout accurato e una notevole flessibilità. Inoltre, i contatti dei connettori devono essere progettati per garantire la compatibilità con alte velocità dati e lunga durata dei contatti.

Samtec, produttore di un'ampia gamma di soluzioni di interconnessione elettronica, ha ampliato la sua gamma di prodotti con i connettori array AcceleRate HD ad alta densità (Figura 1) per contribuire ad affrontare queste numerose sfide.

Figura 1: Una coppia maschio/femmina di connettori array di campo a pin aperti AcceleRate HD progettata per applicazioni ad alta velocità e alto numero di cicli. (Immagine per gentile concessione di Samtec)

Questa famiglia di connettori è ultradensa, a più file e presenta un passo compatto di soli 0,635 mm e una larghezza di 5 mm. Utilizza un design di campo a pin aperti per la massima flessibilità di layout, mentre i contatti Edge Rate dei connettori garantiscono l'alta integrità del segnale con bassa perdita di inserzione per velocità bus da 64 a 112 Gbit/s e una lunga durata del connettore in termini di cicli.

Gli array AcceleRate HD sono disponibili con un numero di contatti compreso tra 10 e 100, con incrementi di 10 per fila. Con un massimo di quattro file, il numero totale di contatti varia da 40 a 400.

Un esempio di un set di accoppiamento di array a 400 posizioni è offerto dai connettori ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR maschio e ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR femmina. Questi connettori sono destinati al montaggio superficiale su schede a circuiti stampati (PCB). Le applicazioni mezzanine, in cui una scheda figlia viene accoppiata sopra la PCB, sono supportate da stili di conduttori che supportano altezze di accoppiamento di 5, 7, 9, 10, 11, 12, 14 e 16 mm per soddisfare le necessarie distante.

I vantaggi del campo a pin aperti

Le capacità dei contatti di un connettore sono determinate solo in parte dal loro design. La disposizione fisica dei contatti, così come la loro posizione rispetto agli altri contatti, sono fattori determinanti. Un esempio di questo tipo di interazione è l'uso di pin dall'ampia sezione trasversale destinati a trasportare l'alimentazione; alte correnti richiedono ampi diametri, il che riduce la spaziatura tra i contatti e limita la tensione massima utilizzabile. In alternativa è possibile utilizzare un campo a pin aperti, in cui ciascuna posizione pin è disponibile e non ha una funzione predefinita (Figura 2). Il design di campo a pin aperti garantisce la massima flessibilità di messa a terra e di stesura dei cavi, consentendo l'uso di coppie differenziali, segnali a terminazione singola e alimentazione tramite la stessa interconnessione.

Figura 2: Le posizioni dei pin in un connettore a campo a pin aperti sono tutte indipendenti e possono essere assegnate in base alle esigenze durante il processo di progettazione. (Immagine per gentile concessione di Samtec)

L'assegnazione dei pin può variare; i segnali differenziali possono utilizzare pin adiacenti per connessioni accoppiate, lasciando aperti i pin intermedi per fornire isolamento tra i conduttori (in verde nell'immagine). I fili a terminazione singola possono essere assegnati a pin separati, con o senza pin di isolamento intermedi (in blu nell'immagine). I collegamenti di alimentazione che richiedono un diametro del conduttore più ampio possono essere creati collegando più pin in parallelo (in rosso nell'immagine).

Progettazione dei contatti Edge Rate

I connettori AcceleRate HD di Samtec, compresi i modelli ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR e ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR, non solo offrono densità di segnale e flessibilità meccanica elevate, ma sono anche caratterizzati da una maggiore integrità del segnale che supporta velocità dati fino a 64 Gbit/s con segnalazione PAM4 (PCIe® 6.0/CXL® 3.2). PAM4 è un segnale impegnativo perché utilizza quattro livelli di tensione invece dei due utilizzati nella vecchia segnalazione NRZ (modalità non ritorno a zero). Ciò riduce di un terzo le variazioni di ampiezza del segnale, rendendo il rapporto segnale/rumore (SNR) un problema significativo.

Samtec affronta questa sfida garantendo l'alta integrità del segnale tramite il suo avanzato sistema di contatti Edge Rate (Figura 3). Questo sistema è caratterizzato da superfici di contatto levigate, che garantiscono accoppiamento fluido, riduzione dell'usura e maggiore robustezza per applicazioni ad alto numero di cicli.

Figura 3: Le superfici di accoppiamento dei pin dei contatti Edge Rate sono levigate per ridurre l'usura e assicurare connessioni a bassa resistenza. (Immagine per gentile concessione di Samtec, note dell'autore)

I connettori AcceleRate HD sono disponibili con placcatura oro su nichel su base in rame. La geometria dei contatti Edge Rate è progettata per adattarsi alle interconnessioni a 50 e 100 Ω. La diafonia e l'accoppiamento laterale vengono ridotti al minimo allineando i sottili bordi tagliati dei contatti in modo che siano rivolti l'uno verso l'altro.

Conclusione

Mentre lavoriamo per affrontare le sfide dell'alimentazione e della segnalazione ad alta velocità in fattori di forma compatti, i connettori AcceleRate HD di Samtec offrono un supporto robusto. Sono progettati e fabbricati per gestire centinaia di I/O in un ingombro compatto senza compromettere l'integrità del segnale.