O rápido desenvolvimento de software e hardware de alta velocidade em todos os setores criou um nível mais alto de frequência e largura de banda. Consequentemente, os requisitos gerais de desempenho para os componentes do conector também são mais rigorosos. Ao mesmo tempo, a miniaturização de formulários de dispositivo e pacote, interconexões e outros dispositivos dentro de um sistema apresenta desafios adicionais de design. Todos esses fatos têm um impacto significativo na integridade da transmissão de sinal.
A teoria básica da integridade de sinal de conectores de alta velocidade
À medida que a estrutura geral da maioria dos dispositivos e equipamentos se torna significativamente menor e opera em frequências mais altas, os problemas de integridade do sinal estão surgindo e exigem atenção especial. A impedância característica, perda de inserção, perda de retorno e diafonia - entre os quais a impedância e a diafonia têm o maior impacto na integridade do sinal de um conector - devem ser monitorados no nível de teste para garantir o melhor desempenho do dispositivo.
Os parâmetros de espalhamento (parâmetros S) são frequentemente usados na integridade do sinal como formato padrão para descrever o comportamento de alta frequência de banda larga das interconexões. Os parâmetros S são um formato para descrever como uma forma de onda padrão de um interconexão ou componente se espalha durante o processo DUT (dispositivo em teste).
Os principais fatores que afetam a integridade do sinal de conectores de alta velocidade
Geralmente, os principais fatores que afetam a integridade do sinal de conectores de alta velocidade são espaço de design, taxa de transmissão e perda de sinal. Diferentes projetos de layout de PCB estão intimamente relacionados a esses fatores, que têm um impacto crítico na integridade geral do sinal. Sob diferentes projetos de layout de PCB, as características de alta frequência apresentadas pelo conector serão afetadas.
Atualmente, o conector padrão de alta velocidade possui uma estrutura e especificação completas a seguir. Os engenheiros precisam apenas ajustar o projeto sob essa estrutura para atender às condições de alta frequência exigidas por uma determinada especificação. Em circunstâncias normais, os clientes só podem fornecer espaço de design e a taxa de transmissão necessária. Em muitos casos, mesmo os requisitos para perda de sinal são incertos, o que requer diferentes layouts de PCB e outros ajustes dentro do projeto. É aqui que os produtos personalizados podem ser necessários. A personalização no desenvolvimento de conectores de alta velocidade garante um alto nível de integridade do sinal. Os engenheiros geralmente dependem da simulação da FEA (Análise de Elementos Finitos) para ajudar no projeto de conectores de alta velocidade.
Como a simulação FEA auxilia no design do conector de alta velocidade
No desenvolvimento personalizado de conectores de alta velocidade, o XHSConn ajusta frequentemente o design do mecanismo para atender às necessidades dos clientes por meio do estresse e da simulação de FEA de alta frequência e, finalmente, compara as características de alta frequência do produto após o processo para confirmar a validade da simulação. Várias comparações são feitas para acumular experiência e melhorar continuamente a precisão da simulação. O processo é dividido nas seguintes etapas:
Após a simulação de inserção e extração da FEA, os dados de força de inserção e extração do conector podem ser obtidos, para julgar se o projeto do mecanismo atende aos requisitos. Além disso, o estado de deformação do terminal pode ser derivado dos resultados da simulação da FEA após a inserção do conector. Após várias simulações de verificação, desde que os parâmetros do material e as condições de simulação de FEA sejam definidos corretamente, a força de inserção e o estado de deformação dos terminais fornecem com precisão resultados muito próximos dos valores reais.
2.Aditou o estado de deformação do terminal encontrado pela simulação FEA e redesenhe o modelo 3D da PCB. Importe o modelo desenhado para o software FEA de alta frequência e defina os parâmetros do modelo para executar a simulação de alta frequência.
3. Após o ajuste contínuo e repetido de design e simulação, os parâmetros S que atendem às necessidades dos clientes podem ser obtidos. As quatro condições de alta frequência são impedância característica, perda de inserção, perda de retorno e diafonia próxima e de extrema ponta (Next e Fext).
Os problemas de integridade do sinal que surgem com frequências de transmissão mais altas e os desafios de design para o conector se tornam ainda mais graves. Em teoria, em relação à transmissão de alta frequência, mais comparava a impedância característica, menor a ocorrência de problemas de integridade do sinal. No entanto, sob a limitação do mecanismo espacial, a forma do terminal de contato do conector será mais irregular, resultante do conector correspondente à transmissão de alta frequência. A impedância característica é difícil, especialmente porque o design do layout da PCB tem um grande impacto na integridade do sinal. Portanto, no desenvolvimento de conectores de alta velocidade personalizados, uma referência mais precisa pode ser obtida por meio da simulação de FEA para garantir a integridade do sinal, atender aos requisitos de transmissão de alta velocidade exigidos pelo equipamento e evitar efetivamente o desperdício de recursos que, portanto, resulta em economia de custos.