Les appareils électroniques se rétrécissent constamment, tandis que les taux de transmission de données augmentent constamment.Ils doivent être en mesure d'intégrer plus de circuits dans un espace plus petit tout en maintenant le taux de transmission des données.Les concepteurs doivent également s'attaquer aux problèmes de refroidissement de l'air et d'isolation physique afin de minimiser autant que possible les interférences électromagnétiques (EMI).
L'empilement des cartes de circuits imprimés (PC) est une méthode courante pour augmenter la densité des circuits.lors de la construction de voies de refroidissement et d'isolation du signal.
Cet article présente brièvement les différents défis auxquels sont confrontés les concepteurs de circuits à grande vitesse.Ensuite, présentez les connecteurs de carte à carte de Würth Elektronik et expliquez comment utiliser ces connecteurs pour obtenir des connexions de signal fiables tout en maintenant l'intégrité du signal.
Panneau sandwich
La disposition du panneau sandwich se compose de deux cartes de circuits parallèles empilées verticalement, qui sont connectées électriquement par des connecteurs carte à carte (figure 1, gauche).
autres circuits imprimés
Figure 1: L'image de gauche montre des exemples de cartes à circuits imprimés (PCB) montées en sandwich multiples; la figure de droite montre la méthode d'installation de la sous-carte,qui peut être installé par connecteursLa technologie de montage en surface ou les colonnes d'isolation filetées.
Cette structure peut être utilisée pour améliorer l'efficacité volumétrique, atteindre l'interchangeabilité,ou former un isolement physique pour améliorer le débit d'air et réduire l'IEMLes connecteurs de carte à carte sont directement connectés à la carte de circuit imprimé sans l'utilisation de câbles.La carte de circuit supérieur peut être supporté et fixé par des connecteurs, ou fixés à la surface ou à des colonnes isolantes filetées pour améliorer la résistance aux vibrations et aux chocs (figure 1, droite).
Facteurs à prendre en considération pour l'intégrité du signal
L'intégrité du signal décrit la façon dont les signaux sont déformés ou atténués lorsqu'ils sont transmis d'une carte de circuit imprimé à une autre via des connecteurs.sont indépendants de la fréquence et peuvent être facilement intégrés dans les calculs et corrigés.
Cependant, les deux principaux paramètres d'intégrité du signal liés à la fréquence sont le coefficient de réflexion (ρ) et le coefficient de transmission (t) (figure 2).Le coefficient de transmission est généralement exprimé en décibels (dB) en utilisant la perte d'insertionLe coefficient de réflexion (perte de retour) est causé par la réflexion des signaux de données vers la source de signal en rencontrant des étapes de valeur d'impédance.La perte d'insertion est utilisée pour quantifier l'atténuation du chemin de transmissionLes deux dépendent de l'impédance du connecteur (ZCAB) par rapport à l'impédance de la ligne de la carte PC (Zs).
Les pertes de retour et les pertes d'insertion dépendent de l'impédance du connecteur
Figure 2: Les pertes de retour et les pertes d'insertion dépendent de l'impédance du connecteur par rapport à l'impédance de la ligne de la carte PC.
La perte de transmission réduit l'amplitude du signal passant par le connecteur et est proportionnelle à la longueur du chemin et à la structure géométrique du connecteur.Le bruit de croisement proche (NEXT) ou le bruit de croisement éloigné (FEXT) peuvent également causer une certaine perte d'énergie. Return loss and transmission coefficient are frequency dependent parameters that depend on the difference between the connector impedance (simulated as a cable) and the circuit board transmission line impedance (assumed to be 50 Ω in this example)Le coefficient de réflexion et le coefficient de transmission sont définis par les formules présentées.
La figure 2 montre la variation de ces paramètres avec l'impédance du connecteur (câble).la perte de retour théorique est nulle et le coefficient de transmission est de 100%;Si l'impédance du connecteur dépasse 50 Ω,les modifications des paramètres pertinents seront proportionnelles à la valeur et à la fréquence de déviation de l'impédance du connecteur de 50 ΩDans les connecteurs, l'impédance dépend du matériau d'isolation utilisé et de la structure géométrique des broches, y compris la largeur, la longueur et la distance (espacement).le câblage des broches adjacentes peut également avoir un impact sur elle.
Il existe deux configurations de câblage courantes pour la transmission de données à grande vitesse (figure 3): l'une est une structure à une extrémité, où le signal de données est référencé à la terre;Un autre type est la structure différentielle, qui utilise deux lignes de signal complémentaires, et l'amplitude du signal de données est la différence de tension entre les deux lignes de signal.Les signaux différentiels sont utilisés pour réduire le bruit et les interférences sur les lignes à double signalEn général, les signaux différentiels sont utilisés pour les applications avec les débits de données les plus élevés.