El rápido desarrollo de software y hardware de señal de alta velocidad en todas las industrias ha creado un mayor nivel de frecuencia y ancho de banda. En consecuencia, los requisitos generales de rendimiento para los componentes del conector también son más estrictos. Al mismo tiempo, la miniaturización de formularios de dispositivos y paquetes, interconexiones y otros dispositivos dentro de un sistema presentan desafíos de diseño adicionales. Todos estos hechos tienen un impacto significativo en la integridad de la transmisión de señal.
La teoría básica de la integridad de la señal de los conectores de alta velocidad
A medida que la estructura general de la mayoría de los dispositivos y equipos se vuelve significativamente más pequeña y operan a frecuencias más altas, surgen problemas de integridad de la señal y requieren atención especial. Impedancia característica, pérdida de inserción, pérdida de retorno y diafonía, entre las cuales la impedancia y la diafonía tienen el mayor impacto en la integridad de la señal de un conector, deben controlarse en el nivel de prueba para garantizar un rendimiento óptimo del dispositivo.
Los parámetros de dispersión (parámetros S) a menudo se usan en la integridad de la señal como un formato estándar para describir el comportamiento de alta frecuencia de banda ancha de las interconexiones. Los parámetros S son un formato para describir cómo una forma de onda estándar de una interconexión o componente se dispersa durante el proceso DUT (dispositivo bajo prueba).
Los factores clave que afectan la integridad de la señal de los conectores de alta velocidad
En general, los principales factores que afectan la integridad de la señal de los conectores de alta velocidad son el espacio de diseño, la velocidad de transmisión y la pérdida de señal. Los diferentes diseños de diseño de PCB están estrechamente relacionados con estos factores, que tienen un impacto crítico en la integridad general de la señal. Bajo diferentes diseños de diseño de PCB, las características de alta frecuencia presentadas por el conector se verán afectadas.
En la actualidad, el conector estándar de alta velocidad tiene una estructura y especificación completa a seguir. Los ingenieros solo necesitan ajustar el diseño bajo esta estructura para cumplir con las condiciones de alta frecuencia requeridas por una determinada especificación. En circunstancias normales, los clientes solo pueden proporcionar espacio de diseño y la tasa de transmisión requerida. En muchos casos, incluso los requisitos para la pérdida de señal son inciertos, lo que requiere diferentes diseños de PCB y ajustes adicionales dentro del diseño. Aquí es donde se pueden requerir productos personalizados. La personalización en el desarrollo de conectores de alta velocidad garantiza un alto nivel de integridad de la señal. Los ingenieros a menudo confían en la simulación FEA (análisis de elementos finitos) para ayudar en el diseño de conectores de alta velocidad.
Cómo la simulación FEA ayuda al diseño del conector de alta velocidad
En el desarrollo personalizado de conectores de alta velocidad, XHSCONN ajusta con frecuencia el diseño del mecanismo para satisfacer las necesidades del cliente a través del estrés y la simulación FEA de alta frecuencia, y finalmente compara las características de alta frecuencia del producto después del proceso para confirmar la validez de la simulación. Se hacen múltiples comparaciones para acumular experiencia y mejorar continuamente la precisión de la simulación. El proceso se divide en los siguientes pasos:
1. Después de la simulación de inserción y extracción de FEA, se pueden obtener los datos de inserción y fuerza de extracción del conector, para juzgar si el diseño del mecanismo cumple con los requisitos. Además, el estado de deformación del terminal puede derivarse de los resultados de la simulación de FEA después de insertar el conector. Después de múltiples simulaciones de verificación, siempre que los parámetros del material y las condiciones de simulación FEA se establecen correctamente, la fuerza de inserción y el estado de deformación de los terminales proporcionan con precisión los resultados muy cerca de los valores reales.
2. Agregue el estado de deformación terminal encontrado por la simulación FEA y vuelva a dibujar el modelo 3D de la PCB. Importe el modelo dibujado en el software FEA de alta frecuencia y establezca los parámetros del modelo para realizar la simulación de alta frecuencia.
3. Después del ajuste continuo y repetido del diseño y la simulación, se pueden obtener los parámetros S que satisfacen las necesidades de los clientes. Las cuatro condiciones de alta frecuencia son la impedancia característica, la pérdida de inserción, la pérdida de retorno y la diafonía cercana y de extremo lejano (Next y Fext).
Los problemas de integridad de la señal que surgen con mayores frecuencias de transmisión y los desafíos de diseño para el conector se vuelven aún más severos. En teoría, con respecto a la transmisión de alta frecuencia, cuanto más coincidía con la impedancia característica, menos ocurrencia de problemas de integridad de la señal. Sin embargo, bajo la limitación del mecanismo de espacio, la forma del terminal de contacto del conector será más irregular, como resultado de que el conector coincida con la transmisión de alta frecuencia. La impedancia característica es difícil, especialmente porque el diseño del diseño de PCB tiene un gran impacto en la integridad de la señal. Por lo tanto, en el desarrollo de conectores personalizados de alta velocidad, se puede obtener una referencia más precisa mediante la simulación FEA para garantizar la integridad de la señal, cumplir con los requisitos de transmisión de alta velocidad requeridos por el equipo y evitar efectivamente el desperdicio de recursos que resulta en ahorros de costos.