控制串扰输入连接器的引脚排列

2021-02-19

控制串扰是任何PCB设计的主要目标之一。在大多(duō)数情况下，当我们谈论串扰时，是指在一条传输線(xiàn)上传播的電(diàn)磁场与相邻传输線(xiàn)发生不必要的相互作用(yòng)。但是串扰也可(kě)能(néng)在连接器的针脚输出中发生。在当今的高速设计中，进入连接器的接收信号和驱动信号之间没有(yǒu)隔离的情况尤其值得关注。本文(wén)将介绍这种类型的串扰，引起的干扰类型，需要考虑的设计周期以及如何成功控制它。

查看什么是串扰以及如何发生串扰非常有(yǒu)用(yòng)。术语串扰通常与耦合互换使用(yòng)，并且如上所述，它是并行传播的信号或迹線(xiàn)之间的有(yǒu)害相互作用(yòng)。在这种情况下，并行行进可(kě)以在同一信号层中或在相邻层中。这种有(yǒu)害的相互作用(yòng)采取耦合到相邻線(xiàn)路中的能(néng)量的形式，并且它是破坏性的噪声信号。该信号会影响任何操作，但是在那些以“高速”為(wèi)特征的设计中出现时，该信号就变得尤為(wèi)重要。

影响连接器引脚排列的串扰类型

如上所述，与连接器引出線(xiàn)相关的串扰是当进入连接器的接收信号和驱动信号之间没有(yǒu)隔离时发生的串扰。高速串行链路发生的情况是由于发送信号的幅度往往比接收信号的幅度高得多(duō)。在某些SERDES的情况下，差异可(kě)能(néng)高达38 dB，这在整数上是驱动器為(wèi)100而接收器為(wèi)5的比率。

注意：SERDES是“ Serializer”和“ Deserializer ”的缩写，它是高速通信中常用(yòng)的设备，用(yòng)于补偿有(yǒu)限的输入和输出。SERDES使用(yòng)一根或多(duō)根差分(fēn)線(xiàn)在并行接口和串行接口之间转换数据，以将数据从A点传输到B点。在高速串行链路中，接收信号对串扰非常敏感，并且不需要花(huā)费很(hěn)多(duō)时间。使他(tā)们失败。 

连接器的类型以及如何实现隔离

基本上有(yǒu)两种类型的连接器：直角连接器和带有(yǒu)圆形外壳的连接器。

直角连接器

直角连接器用(yòng)于将子板连接至背板。这些连接器往往具有(yǒu)成排的针脚，这些针脚被挡板隔离。在这里，隔离是通过将接收信号放置在引脚的一排中并将发射信号放置在另一排中，从而使挡板在物(wù)理(lǐ)上将它们分(fēn)开来实现的。这种直角连接器技术已经存在了很(hěn)長(cháng)的时间，因此在业界很(hěn)容易获得。

随着我们将数据速率提高到32 Gb / S或更高，有(yǒu)必要再进一步一步，使用(yòng)带有(yǒu)差分(fēn)对的连接器，这些差分(fēn)对被诸如Twinax之类的屏蔽物(wù)包围。双轴電(diàn)缆（又(yòu)称双轴電(diàn)缆）是一种类似于普通同轴铜電(diàn)缆的電(diàn)缆，但是它有(yǒu)两个内部导體(tǐ)而不是一个。最初，它的主要用(yòng)途是在IBM的IBM3x和AS / 400计算机系统中。使用(yòng)当今的高速产品，它已成為(wèi)事实上的差分(fēn)信号“首选”解决方案。

有(yǒu)趣的是，尽管twinax提供了自动串扰保护，但这并不是它被开发的原因。最初，Twinax是基于以下目的而创建的，用(yòng)于解决EMI问题：

太空中的電(diàn)線(xiàn)确实是很(hěn)好的天線(xiàn)。在开发twinax时，该行业正在经历从连接器辐射出的15-16 Gb / S破坏性噪声，这导致EMI故障。

因此，尽管串扰的控制不是Twinax技术的动力，但它却成為(wèi)解决该问题的最佳解决方案。另外，使用(yòng)twinax时，如何确定引脚的连接容易得多(duō)。

圆形连接器

航空业主要使用(yòng)的另一种连接器是圆形连接器。圆形连接器的针脚阵列彼此相邻，中间没有(yǒu)挡板。面临的挑战是在没有(yǒu)隔离手段的情况下如何保护驱动器和接收信号。“解决方法”是选择一个连接器，其连接器的针脚要比开发产品所需的针脚多(duō)得多(duō)。结果是驱动信号在连接器的一侧，而接收信号在另一侧，它们之间的针脚用(yòng)作垫片。

在设计过程中的什么时候确定连接器类型？

必须在设计过程的开始就确定要设计的产品需要哪种类型的连接器。

 “在开发诸如服務(wù)器之类的产品时，产品架构过程中的第一步应该是走进一个房间，勾勒出底板的轮廓，并弄清楚如何做到这一点。设计将被固定，这样既可(kě)以路由又(yòu)不会出现串扰问题。这几乎是设计过程的第一步。如果不这样做，您很(hěn)容易会遇到串扰问题。此外，如果未完成，则此过程中没有(yǒu)下游修复程序。这就是為(wèi)什么必须从一开始就做出决定。”