【導(dǎo)讀】在設(shè)計(jì)利用高速互連的應(yīng)用時(shí)，在信號(hào)路徑上瀏覽所有潛在的減速帶是至關(guān)重要。必須了解并掌握以下因素：疊層、公差、通孔設(shè)計(jì)、跡線(xiàn)寬度、鍍層和銅蝕刻，以實(shí)現(xiàn)最佳信號(hào)路徑。 任何設(shè)計(jì)清單都應(yīng)該包含連接器，而這些連接器往往被忽略。如果沒(méi)有仔細(xì)檢查，連接器可能會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的信號(hào)完整性。
正確的連接器應(yīng)該提供幾個(gè)關(guān)鍵要素：
在目標(biāo)帶寬上配接阻抗
低于目標(biāo)帶寬的插入損耗
可靠連接到PCB
可靠連接到電纜系統(tǒng)
為了確保連接器可以為信號(hào)提供低損耗和配接阻抗，必須查看散射或s參數(shù)。S參數(shù)詳細(xì)說(shuō)明了線(xiàn)性電網(wǎng)的特性，并確定了帶寬和電路損耗，從而揭示了其性能潛力。S參數(shù)數(shù)據(jù)由制造商提供，作為表征其連接器的一種方式，并應(yīng)成為設(shè)計(jì)高速連接器時(shí)首先考慮的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)師還應(yīng)該在時(shí)域中轉(zhuǎn)換并觀(guān)察s參數(shù)，以及時(shí)域反射（TDR）圖，并查看內(nèi)部阻抗曲線(xiàn)。
由于連接器有很多種類(lèi)（例如，端子類(lèi)型、內(nèi)部信號(hào)長(zhǎng)度、材料等），設(shè)計(jì)人員需要了解s參數(shù)文件是如何創(chuàng)建的。在盲目地將touchstone文件放入仿真并相信結(jié)果之前，詢(xún)問(wèn)供應(yīng)商幾個(gè)問(wèn)題是很重要的，其中包括：
1. 你想要的插針與仿真的插針配接嗎？
2. 其他插針如何端接？
3.在提供的數(shù)據(jù)中使用了什么樣的布局？
4.有沒(méi)有殘端？
5.用于表征的端子類(lèi)型是什么？（例如電鍍通孔、表面安裝、壓接）
6.夾具如何嵌入或測(cè)量中包含什么？
7.這是我需要的準(zhǔn)確零件號(hào)嗎？
優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商為每個(gè)客戶(hù)的預(yù)期用途提供仿真和與測(cè)量相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而為他們提供更準(zhǔn)確的連接器對(duì)設(shè)計(jì)影響的評(píng)估，并增強(qiáng)他們?cè)诜抡鏀?shù)據(jù)中的置信度。
選擇連接器時(shí)的另一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是PCB端接選項(xiàng)。連接器通常有多種端接形式，包括（但不限于）表面安裝、壓接和通孔錫膏（PIH），每種形式都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)。壓接端子結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)固，可為PCB提供最大的保持力和連接性，但對(duì)高速應(yīng)用也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。從高密度壓合連接器發(fā)送信號(hào)可能需要高層數(shù)PCB，從而通過(guò)電鍍孔向上延伸得到最長(zhǎng)路徑，以到達(dá)連接器。鉆孔的細(xì)長(zhǎng)路徑和固定直徑可能會(huì)對(duì)較高頻率的信號(hào)產(chǎn)生明顯的不連續(xù)性，并可能阻礙高數(shù)據(jù)速率。
表面貼裝端接更適合高速設(shè)計(jì)，并連接器發(fā)射點(diǎn)的配接阻抗可獲得最大的靈活性。設(shè)計(jì)人員可以直接進(jìn)入連接器的焊盤(pán)或使用選擇的鉆孔來(lái)提供通過(guò)PCB的路徑。此外，導(dǎo)通孔可以埋入PCB內(nèi)，或反向鉆孔以減少未使用的通孔殘端，并改善壓接端接方式的頻率響應(yīng)。這種端接方法為高頻設(shè)計(jì)提供了最大的好處，但不一定是穩(wěn)健的。表面貼裝連接器通常需要一些額外的加固件，例如安裝硬件，以確保與PCB的牢固連接。
PIH端接是前兩種風(fēng)格之間的混合。與壓接類(lèi)似，PIH端子具有較短的非壓接插針——插入鍍通孔足跡并焊接到位。主要區(qū)別在于它的插針短得多，可以對(duì)鉆孔進(jìn)行反鉆以去除信號(hào)上多余的殘端。這種高密度連接器要做入PCB仍然存在挑戰(zhàn)。選擇供應(yīng)商提供這些短至10mm的插針，可以提供改進(jìn)的高頻響應(yīng)和與PCB的堅(jiān)固連接。在從PCB轉(zhuǎn)換到連接器時(shí)，每種端接類(lèi)型都存在一些信號(hào)阻抗不連續(xù)性，并且每種端接類(lèi)型都使得設(shè)計(jì)人員能夠改變自由度以最小化不連續(xù)性對(duì)信號(hào)完整性的影響。
選擇用于高速設(shè)計(jì)的連接器時(shí)，考慮接觸配接連接器的方式也很重要。有幾種配接接觸的方法，每種方法都有其獨(dú)特的一系列優(yōu)點(diǎn)和局限，從而影響整體設(shè)計(jì)的信號(hào)完整性。邊緣安裝連接器是一種流行的配接接觸方法。這些連接器具有可沿PCB焊盤(pán)滑動(dòng)的彈簧指，可以在單一點(diǎn)處進(jìn)行電氣接觸，從而使信號(hào)的間斷性最小，但在高沖擊和振動(dòng)應(yīng)用中可能有害（或需要額外的保持方法）。許多MSA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（例如SFP、SFP +和QSFP）都使用這種類(lèi)型的電氣接口。
壓接連接更加廣泛地用于堅(jiān)固的應(yīng)用中。這個(gè)相當(dāng)基本的系統(tǒng)由一個(gè)帶插座的母頭和一個(gè)帶彈簧插針的公頭組成。這種配接類(lèi)別有兩個(gè)或兩個(gè)以上的接觸點(diǎn)，與邊緣安裝配接系統(tǒng)提供的單點(diǎn)接觸相比，可以提供多種優(yōu)勢(shì)。特別為高可靠性、高速度產(chǎn)品設(shè)計(jì)，圖1所示的多個(gè)接觸點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)較低的接觸電阻和信號(hào)電感，以及可靠耐用的連接，可承受極端振動(dòng)。但是，插針和插座觸點(diǎn)可能比邊緣接觸長(zhǎng)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)較大的不連續(xù)點(diǎn)。因此，研究制造商提供的s參數(shù)和阻抗圖是至關(guān)重要的。
圖1：Airborn的verSI®壓接插針和插座連接器可在極端振動(dòng)的高速應(yīng)用中提供堅(jiān)固可靠的低電感連接。
另外，在速度設(shè)計(jì)方面，重要的是要考慮相對(duì)于占地面積的吞吐量。圖2比較了兩個(gè)基本系統(tǒng)：一個(gè)采用25G /通道QSFP連接器，另一個(gè)采用10G /通道HD4連接器。由此產(chǎn)生的輸出（4320Gbps與3600Gbps）表明，通過(guò)連接器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的卓越密度，在相同托架系統(tǒng)中，與更高速度的25G QSFP連接器相比，10G HD4連接器可以產(chǎn)生更高的數(shù)據(jù)吞吐量，從而節(jié)省組件和能源成本，并且甚至數(shù)據(jù)中心平方英尺更具潛力。
圖2：針對(duì)高密度設(shè)計(jì)的AirBorn 10GHD4®連接器可在同一托架系統(tǒng)內(nèi)提供比25G QSFP連接器更高的吞吐量，從而實(shí)現(xiàn)組件和能源成本節(jié)省。
最終，設(shè)計(jì)師需要從A點(diǎn)到B點(diǎn)獲得一個(gè)強(qiáng)大而不受干擾的信號(hào)，而正確的連接器是這段旅程的關(guān)鍵要素。畢竟，即使是最高速度的連接器如果經(jīng)歷間歇性打開(kāi)，也是不利的。最優(yōu)質(zhì)的供應(yīng)商提供多種連接器，以提供高速和高可靠性解決方案，端到端通道解決方案，與客戶(hù)密切合作以評(píng)估他們的個(gè)別需求，并以最小的信號(hào)衰減開(kāi)發(fā)最佳互連解決方案。設(shè)計(jì)師有多種連接器可供選擇，因此應(yīng)密切關(guān)注關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)并明智地選擇。
