連接器在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用

（文章來源：長(zhǎng)江連接器）

在當(dāng)今以網(wǎng)絡(luò)為中心和數(shù)據(jù)密集型市場(chǎng)中，連接器應(yīng)成為工程師關(guān)注的焦點(diǎn)。連通性是當(dāng)今技術(shù)驅(qū)動(dòng)世界的命脈。該術(shù)語涉及多個(gè)方面，從參考互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)到各種規(guī)模的家用電器和設(shè)備。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，任何設(shè)計(jì)部件之間的連接變得越來越重要。設(shè)計(jì)工程師之前可能依賴于所有項(xiàng)目的“后備”或最喜歡的連接器，對(duì)增加帶寬的需求以及消除串?dāng)_或環(huán)境影響的需求為工程師尋找新的、功能更強(qiáng)的連接器以優(yōu)化其設(shè)計(jì)，并確保最好的結(jié)果。連接器在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成功中從未發(fā)揮過如此重要的作用。

在滿足當(dāng)今的高速設(shè)計(jì)要求之前，連接器的主要潛在障礙是其設(shè)計(jì)的物理方面，例如堆疊高度，板之間的距離，電流要求或處理和工作溫度。隨著系統(tǒng)速度的提高，互連設(shè)計(jì)不再僅僅基于機(jī)械要求。現(xiàn)在，還應(yīng)該考慮一些額外的電氣性能問題。任何連接器的成功設(shè)計(jì)都需要在最大化其物理和機(jī)械強(qiáng)度以及優(yōu)化信號(hào)完整性之間實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)钠胶狻?/p>

連接器是信號(hào)傳輸鏈中的重要環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)高速系統(tǒng)時(shí)不應(yīng)忽視。事實(shí)上，連接器的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)該作為整個(gè)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)過程的一部分。對(duì)增加帶寬要求的不斷需求使得連接器能夠處理所有類型應(yīng)用的更高數(shù)據(jù)速率?，F(xiàn)在，不僅僅是關(guān)鍵任務(wù)的軍事和航空設(shè)計(jì)，還需要尖端技術(shù)?，F(xiàn)在可以在從汽車到消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的所有產(chǎn)品中找到它。當(dāng)今快速增長(zhǎng)的帶寬需求挑戰(zhàn)了利用現(xiàn)有技術(shù)組件的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的能力。

雖然連接器通常被認(rèn)為是許多產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的“后端”，但它們需要與任何高速/高帶寬產(chǎn)品中的所有其他元件保持相同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由于電感或電容耦合，串?dāng)_是兩個(gè)或更多個(gè)傳輸介質(zhì)之間的不期望的電信號(hào)傳輸。串?dāng)_也可以通過傳輸介質(zhì)的不均勻性和信號(hào)傳輸對(duì)中的偏斜效應(yīng)來產(chǎn)生。在高速時(shí)，電路會(huì)產(chǎn)生電噪聲，影響信號(hào)之間的串?dāng)_，并可能產(chǎn)生電磁干擾噪聲，從而破壞其他電路。這些現(xiàn)實(shí)意味著信號(hào)完整性和可靠性成為巨大因素。

從歷史上看，串?dāng)_歸因于電纜，但隨著LAN速度的提高和電纜質(zhì)量的提高，其他通道組件開始有助于提高串?dāng)_性能。除非在連接器的設(shè)計(jì)中允許，否則連接器串?dāng)_可能是一個(gè)很大的問題。歪斜或傳播延遲—對(duì)內(nèi)和對(duì)間偏斜分別描述信號(hào)線對(duì)內(nèi)的電信號(hào)之間以及一根電纜中的兩個(gè)或更多個(gè)信號(hào)線對(duì)之間的傳播延遲的差異。兩者都影響可用帶寬。

對(duì)內(nèi)偏斜導(dǎo)致信號(hào)失真，并且傳輸帶寬的減小產(chǎn)生更高的電磁發(fā)射和更低的噪聲抗擾度。由于與大多數(shù)多通道數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)一樣，所有數(shù)據(jù)必須同時(shí)有效，因此對(duì)間偏斜導(dǎo)致帶寬減小。這兩個(gè)問題都可能受到信號(hào)對(duì)內(nèi)導(dǎo)體的機(jī)械長(zhǎng)度差異或不同介電常數(shù)的影響，并且主要出現(xiàn)在連接器的90°變體中。HSD 90°接頭具有2mm的基本網(wǎng)格，這導(dǎo)致一對(duì)導(dǎo)體之間的長(zhǎng)度差為4mm，并且暗示了大約20ps的時(shí)間延遲差異。

環(huán)境影響—我們中的許多中等和控制的條件下在室內(nèi)工作，所以我們周圍的設(shè)備和器具導(dǎo)致舒服只有適度的緊張生活。然而，使我們的生活順利進(jìn)行的大多數(shù)電氣和電子系統(tǒng)和機(jī)械必須在暴露于自然元素的惡劣條件下運(yùn)行。如果連接器需要在惡劣的操作環(huán)境中使用，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)注意連接器的選擇，并檢查制造商的IP（入口保護(hù)）等級(jí)，以便在各種角度，深度和操作時(shí)間范圍內(nèi)密封固體物體和水。

他們還應(yīng)該考慮連接器的最終使用環(huán)境，并將該場(chǎng)景與連接器的IP等級(jí)背后的詳細(xì)信息進(jìn)行比較。大多數(shù)IP名稱都有特定條件，但每個(gè)制造商可能會(huì)對(duì)IP68等級(jí)進(jìn)行不同的定義，因此在尋找具有IP68密封等級(jí)的連接器時(shí)，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)確保確切地詢問制造商的IP68等級(jí)是如何測(cè)量的。例如，浸入2米24小時(shí)的系統(tǒng)對(duì)連接器的影響與120小時(shí)24小時(shí)不同，但兩種情況都可以定義為IP68等級(jí)。

就為高速性能印刷電路板（PCB）選擇的連接器而言，必須在其在真實(shí)環(huán)境中使用的連接器中評(píng)估連接器。僅連接器數(shù)據(jù)可用于比較兩個(gè)類似連接器之間的相對(duì)性能，但它可能與實(shí)際應(yīng)用程序中獲得的性能相差甚遠(yuǎn)。層壓板選擇是電纜和連接器設(shè)計(jì)中另一個(gè)越來越重要的因素。雖然FR-4不是高速/高帶寬設(shè)計(jì)的最佳層壓板選擇，但由于其低成本和廣泛的可用性，它仍然是許多產(chǎn)品開發(fā)人員的首選。

所有連接器都需要既可路由又可用。例如，如果連接器的路由需要16層，則設(shè)計(jì)工程師必須確保所使用的連接器將自行設(shè)計(jì)出許多系統(tǒng)。這就是為什么必須徹底了解連接器所連接的PCB，同時(shí)還要考慮設(shè)計(jì)優(yōu)化，可制造性和最終產(chǎn)品實(shí)施等因素。