控制串擾輸入連接器的引腳排列

2021-02-19

控制串擾是任何PCB設計的主要目標之一。在大多數情況下，當我們談?wù)摯當_時(shí)，是指在一條傳輸線(xiàn)上傳播的電磁場(chǎng)與相鄰傳輸線(xiàn)發(fā)生不必要的相互作用。但是串擾也可能在連接器的針腳輸出中發(fā)生。在當今的高速設計中，進(jìn)入連接器的接收信號和驅動(dòng)信號之間沒(méi)有隔離的情況尤其值得關(guān)注。本文將介紹這種類(lèi)型的串擾，引起的干擾類(lèi)型，需要考慮的設計周期以及如何成功控制它。

查看什么是串擾以及如何發(fā)生串擾非常有用。術(shù)語(yǔ)串擾通常與耦合互換使用，并且如上所述，它是并行傳播的信號或跡線(xiàn)之間的有害相互作用。在這種情況下，并行行進(jìn)可以在同一信號層中或在相鄰層中。這種有害的相互作用采取耦合到相鄰線(xiàn)路中的能量的形式，并且它是破壞性的噪聲信號。該信號會(huì )影響任何操作，但是在那些以“高速”為特征的設計中出現時(shí)，該信號就變得尤為重要。

影響連接器引腳排列的串擾類(lèi)型

如上所述，與連接器引出線(xiàn)相關(guān)的串擾是當進(jìn)入連接器的接收信號和驅動(dòng)信號之間沒(méi)有隔離時(shí)發(fā)生的串擾。高速串行鏈路發(fā)生的情況是由于發(fā)送信號的幅度往往比接收信號的幅度高得多。在某些SERDES的情況下，差異可能高達38 dB，這在整數上是驅動(dòng)器為100而接收器為5的比率。

注意：SERDES是“ Serializer”和“ Deserializer ”的縮寫(xiě)，它是高速通信中常用的設備，用于補償有限的輸入和輸出。SERDES使用一根或多根差分線(xiàn)在并行接口和串行接口之間轉換數據，以將數據從A點(diǎn)傳輸到B點(diǎn)。在高速串行鏈路中，接收信號對串擾非常敏感，并且不需要花費很多時(shí)間。使他們失敗。 

連接器的類(lèi)型以及如何實(shí)現隔離

基本上有兩種類(lèi)型的連接器：直角連接器和帶有圓形外殼的連接器。

直角連接器

直角連接器用于將子板連接至背板。這些連接器往往具有成排的針腳，這些針腳被擋板隔離。在這里，隔離是通過(guò)將接收信號放置在引腳的一排中并將發(fā)射信號放置在另一排中，從而使擋板在物理上將它們分開(kāi)來(lái)實(shí)現的。這種直角連接器技術(shù)已經(jīng)存在了很長(cháng)的時(shí)間，因此在業(yè)界很容易獲得。

隨著(zhù)我們將數據速率提高到32 Gb / S或更高，有必要再進(jìn)一步一步，使用帶有差分對的連接器，這些差分對被諸如Twinax之類(lèi)的屏蔽物包圍。雙軸電纜（又稱(chēng)雙軸電纜）是一種類(lèi)似于普通同軸銅電纜的電纜，但是它有兩個(gè)內部導體而不是一個(gè)。最初，它的主要用途是在IBM的IBM3x和AS / 400計算機系統中。使用當今的高速產(chǎn)品，它已成為事實(shí)上的差分信號“首選”解決方案。

有趣的是，盡管twinax提供了自動(dòng)串擾保護，但這并不是它被開(kāi)發(fā)的原因。最初，Twinax是基于以下目的而創(chuàng )建的，用于解決EMI問(wèn)題：

太空中的電線(xiàn)確實(shí)是很好的天線(xiàn)。在開(kāi)發(fā)twinax時(shí)，該行業(yè)正在經(jīng)歷從連接器輻射出的15-16 Gb / S破壞性噪聲，這導致EMI故障。

因此，盡管串擾的控制不是Twinax技術(shù)的動(dòng)力，但它卻成為解決該問(wèn)題的最佳解決方案。另外，使用twinax時(shí)，如何確定引腳的連接容易得多。

圓形連接器

航空業(yè)主要使用的另一種連接器是圓形連接器。圓形連接器的針腳陣列彼此相鄰，中間沒(méi)有擋板。面臨的挑戰是在沒(méi)有隔離手段的情況下如何保護驅動(dòng)器和接收信號。“解決方法”是選擇一個(gè)連接器，其連接器的針腳要比開(kāi)發(fā)產(chǎn)品所需的針腳多得多。結果是驅動(dòng)信號在連接器的一側，而接收信號在另一側，它們之間的針腳用作墊片。

在設計過(guò)程中的什么時(shí)候確定連接器類(lèi)型？

必須在設計過(guò)程的開(kāi)始就確定要設計的產(chǎn)品需要哪種類(lèi)型的連接器。

 “在開(kāi)發(fā)諸如服務(wù)器之類(lèi)的產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品架構過(guò)程中的第一步應該是走進(jìn)一個(gè)房間，勾勒出底板的輪廓，并弄清楚如何做到這一點(diǎn)。設計將被固定，這樣既可以路由又不會(huì )出現串擾問(wèn)題。這幾乎是設計過(guò)程的第一步。如果不這樣做，您很容易會(huì )遇到串擾問(wèn)題。此外，如果未完成，則此過(guò)程中沒(méi)有下游修復程序。這就是為什么必須從一開(kāi)始就做出決定。”