Il rapido sviluppo di software e hardware di segnali ad alta velocità in tutti i settori ha creato un livello più elevato di frequenza e larghezza di banda. Di conseguenza, anche i requisiti di prestazione complessivi per i componenti del connettore sono più rigorosi. Allo stesso tempo, la miniaturizzazione di forme di dispositivo e pacchetto, interconnessioni e altri dispositivi all'interno di un sistema presenta ulteriori sfide di progettazione. Tutti questi fatti hanno un impatto significativo sull'integrità della trasmissione del segnale.
La teoria di base dell'integrità del segnale dei connettori ad alta velocità
Man mano che la struttura generale della maggior parte dei dispositivi e delle apparecchiature diventa significativamente più piccola e opera a frequenze più alte, si verificano problemi di integrità del segnale e richiedono particolare attenzione. L'impedenza caratteristica, la perdita di inserimento, la perdita di ritorno e il crosstalk - tra cui impedenza e crosstalk hanno il maggiore impatto sull'integrità del segnale di un connettore - devono essere monitorati a livello di test per garantire prestazioni ottimali del dispositivo.
I parametri di scattering (parametri S) sono spesso utilizzati nell'integrità del segnale come formato standard per descrivere il comportamento ad alta frequenza ad alta frequenza a banda larga delle interconnessioni. I parametri S sono un formato per descrivere come una forma d'onda standard di interconnessione o componente si disperde durante il processo DUT (dispositivo in test).
I fattori chiave che influenzano l'integrità del segnale dei connettori ad alta velocità
In generale, i principali fattori che influenzano l'integrità del segnale dei connettori ad alta velocità sono lo spazio di progettazione, la velocità di trasmissione e la perdita del segnale. Diversi progetti di layout PCB sono strettamente correlati a questi fattori, che hanno un impatto critico sull'integrità complessiva del segnale. In base a diversi progetti di layout PCB, saranno interessate le caratteristiche ad alta frequenza presentate dal connettore.
Al momento, il connettore ad alta velocità standard ha una struttura completa e le specifiche da seguire. Gli ingegneri devono solo regolare la progettazione in questa struttura per soddisfare le condizioni ad alta frequenza richieste da una determinata specifica. In circostanze normali, i clienti possono fornire solo spazio di progettazione e tasso di trasmissione richiesto. In molti casi, anche i requisiti per la perdita del segnale sono incerti, il che richiede diversi layout PCB e ulteriori regolazioni all'interno del progetto. È qui che potrebbero essere richiesti prodotti personalizzati. La personalizzazione nello sviluppo di connettori ad alta velocità garantisce un alto livello di integrità del segnale. Gli ingegneri spesso fanno affidamento sulla simulazione FEA (Analisi degli elementi finiti) per aiutare nella progettazione di connettori ad alta velocità.
In che modo la simulazione FEA assiste il design del connettore ad alta velocità
Nello sviluppo personalizzato di connettori ad alta velocità, XHSConn regola spesso la progettazione del meccanismo per soddisfare le esigenze dei clienti attraverso lo stress e la simulazione FEA ad alta frequenza e infine confronta le caratteristiche ad alta frequenza del prodotto dopo il processo per confermare la validità della simulazione. Vengono fatti confronti multipli per accumulare esperienza e migliorare continuamente l'accuratezza della simulazione. Il processo è diviso nei seguenti passaggi:
1. Dopo l'inserimento FEA e la simulazione di estrazione, è possibile ottenere i dati sulla forza di inserimento e di estrazione del connettore, per giudicare se la progettazione del meccanismo soddisfa i requisiti. Inoltre, lo stato di deformazione del terminale può essere derivato dai risultati della simulazione della FEA dopo l'inserimento del connettore. Dopo più simulazioni di verifica, a condizione che i parametri del materiale e le condizioni di simulazione FEA siano impostati correttamente, la forza di inserimento e lo stato di deformazione dei terminali forniscono accuratamente risultati molto vicini ai valori effettivi.
2. Aggiungere lo stato di deformazione terminale trovato dalla simulazione FEA e ridisegnare il modello 3D del PCB. Importa il modello disegnato nel software FEA ad alta frequenza e imposta i parametri del modello per eseguire la simulazione ad alta frequenza.
3. Dopo la regolazione continua e ripetuta della progettazione e della simulazione, è possibile ottenere parametri S che soddisfano le esigenze dei clienti. Le quattro condizioni ad alta frequenza sono impedenza caratteristica, perdita di inserzione, perdita di ritorno e crosstalk quasi end-end e di lunghezza (Next e Fext).
I problemi di integrità del segnale che sorgono con frequenze di trasmissione più elevate e le sfide di progettazione per il connettore diventano ancora più gravi. In teoria, per quanto riguarda la trasmissione ad alta frequenza, più è corrispondente l'impedenza caratteristica, minore occorrenza di problemi di integrità del segnale. Tuttavia, sotto la limitazione del meccanismo di spazio, la forma del terminale di contatto del connettore sarà più irregolare, risultante dal connettore abbinato alla trasmissione ad alta frequenza. L'impedenza caratteristica è difficile, soprattutto perché la progettazione del layout del PCB ha un grande impatto sull'integrità del segnale. Pertanto, nello sviluppo di connettori ad alta velocità personalizzati, è possibile ottenere un riferimento più accurato mediante simulazione FEA per garantire l'integrità del segnale, soddisfare i requisiti di trasmissione ad alta velocità richiesti dall'attrezzatura ed evitare efficacemente lo spreco di risorse che quindi si traduce in risparmio sui costi.