PCB 可安裝連接器SMD 與通孔

2021-07-17

PCB 可安裝連接器SMD 與通孔

當我設計第一批電路板時(shí)，我總是在直流或低速下工作，連接器的任何信號完整性問(wèn)題都是事后才想到的。這些初始板用于電化學(xué)傳感器的低頻測量。唯一涉及的電路是帶有通孔無(wú)源元件的低通濾波器電路、用于實(shí)驗室級電源的可安裝在 PCB 上的連接器，以及與 SMU 的并聯(lián)連接。在了解了信號完整性的細節之后，回想起來(lái)，那些早期的電路板似乎很簡(jiǎn)單。

選擇連接器既是一門(mén)藝術(shù)，也是一門(mén)科學(xué)。藝術(shù)方面是關(guān)于美學(xué)和令人滿(mǎn)意的間隙，而科學(xué)方面則是關(guān)于信號完整性。對于 PCB 可安裝連接器，您需要在表面安裝連接器或通孔連接器之間進(jìn)行選擇，并且您需要考慮每種類(lèi)型如何影響應用中的信號完整性。以下是您需要考慮的超出標準連接器規格的內容。

通孔與 SMD PCB 可安裝連接器

在尋找可安裝在 PCB 上的連接器時(shí)，已經(jīng)有很多需要考慮的了。要了解有關(guān)連接器基本電氣規范的更多信息。

除了上述文章中提到的要點(diǎn)之外，您還需要考慮一些與信號完整性和組裝相關(guān)的要點(diǎn)。關(guān)于組裝，當連接器的機械強度比 SMD 焊點(diǎn)強時(shí)，通孔連接器是首選。如果連接器會(huì )反復插拔（例如電源插孔），則應使用通孔連接器，因為它的使用壽命更長(cháng)。

通孔（左）和表面貼裝（右）

關(guān)于信號完整性，信號帶寬將是連接器結構插入損耗/回波損耗等因素的主要決定因素。這將在插入損耗頻譜中設置 -3 dB 頻率，從而有效地確定可用帶寬。關(guān)于信號完整性，還有另外兩個(gè)重要的點(diǎn)需要考慮......

注意上升時(shí)間

就像 PCB 上的傳輸線(xiàn)一樣，連接器的電氣長(cháng)度決定了它們的阻抗何時(shí)對端接變得重要。在低頻時(shí)，連接器阻抗并不重要，因為它的電氣長(cháng)度很長(cháng)，我們可以忽略連接器與其走線(xiàn)之間的任何阻抗不匹配。連接器的電氣長(cháng)度與傳輸線(xiàn)臨界長(cháng)度的確定方式相同。

在高頻（例如，幾 GHz 或更高）下工作時(shí)，阻抗匹配變得很重要。為此，用于高速/高頻應用的連接器設計為具有特定阻抗（例如，具有 50 歐姆阻抗的 SMA 連接器）或端接塊（例如，用于任意阻抗匹配的 BNC 連接器）。

注意數據速率

搜索連接器時(shí)不要將數據速率和帶寬等同起來(lái)。用于數字系統的 PCB 可安裝連接器具有特定的數據速率。將數據吞吐量轉換為信號帶寬時(shí)要小心，因為兩者并不等效。對于二進(jìn)制信令，在帶寬 (B) 和數據速率 (D) 之間轉換的簡(jiǎn)單方法是使用近似值 D = 2B。實(shí)際上，由于使用了多級信令，數據速率可以遠高于帶寬的兩倍。

通孔 PCB 可安裝連接器中的短線(xiàn)如何處理？

如果您使用通孔 PCB 可安裝連接器，則通孔連接可能會(huì )伸出連接跡線(xiàn)下方，在這種情況下，連接器軸就像一根短截線(xiàn)。這會(huì )在任何其他傳輸線(xiàn)上產(chǎn)生與短截線(xiàn)相同的效果，導致由于短截線(xiàn)結構中的阻抗不匹配或諧振而產(chǎn)生反射。我在一些論壇上看到過(guò)討論回鉆連接器存根的可能性，但有比處理連接器存根更簡(jiǎn)單（也更便宜）的解決方案。

連接器放置

放置連接器的標準方法是將通孔連接器放置在其連接軸將被焊接到的跡線(xiàn)的另一側。連接由通孔提供。在這種情況下，連接就像一條非常短的傳輸線(xiàn)而不是短截線(xiàn)，因此它不會(huì )在低上升時(shí)間對阻抗匹配產(chǎn)生影響。一旦超過(guò) WiFi 頻率，您就需要擔心通孔連接的阻抗。在如此高的頻率下，只需使用邊緣安裝連接器。

帶通孔接地棒的 SMD 走線(xiàn)連接

一些連接器具有通孔接地樁以提供機械穩定性，但中心導體是端部發(fā)射或表面安裝。這是在提供機械穩定性的同時(shí)消除存根的好方法。下面顯示了 26.5 GHz SMA 連接器的示例。

26.5 GHz SMA 連接器，帶通孔接地樁和端部發(fā)射焊點(diǎn)。

使用較短的通孔連接器

簡(jiǎn)單地改變設計以適應具有較小短截線(xiàn)的通孔連接器是一種很好的解決方案。對于像 SMA 連接器這樣的東西，除非您切換到邊緣安裝或表面安裝連接器，否則您將沒(méi)有太多選擇。您可能會(huì )在此過(guò)程中看到一些成本節省，但您可能不得不犧牲空間。作為設計師，您需要平衡連接器的各種要求，尤其是當您考慮與外部系統接口的需求時(shí)。