Perangkat elektronik terus menyusut, sementara kecepatan transmisi data terus meningkat.Mereka harus dapat mengintegrasikan lebih banyak sirkuit di ruang yang lebih kecil sambil mempertahankan kecepatan transmisi dataDesainer juga harus mengatasi masalah pendinginan udara dan isolasi fisik untuk meminimalkan gangguan elektromagnetik (EMI) sebanyak mungkin.
Menumpuk papan sirkuit cetak (PC board) adalah metode umum untuk meningkatkan kepadatan sirkuit.saat membangun jalur pendinginan dan isolasi sinyal.
Artikel ini secara singkat menguraikan berbagai tantangan yang dihadapi oleh desainer sirkuit berkecepatan tinggi.Kemudian memperkenalkan papan Würth Elektronik ke konektor papan dan menjelaskan bagaimana menggunakan konektor ini untuk mencapai koneksi sinyal yang andal sambil menjaga integritas sinyal.
Panel sandwich
Tata letak panel sandwich terdiri dari dua papan sirkuit paralel yang ditumpuk secara vertikal, yang terhubung secara listrik melalui konektor papan ke papan (Gambar 1, kiri).
Papan sirkuit sandwich yang dipasang dengan beberapa kolom
Gambar 1: Gambar kiri menunjukkan contoh papan sirkuit cetak (PCB) yang dipasang secara sendok; Gambar di sebelah kanan menunjukkan metode pemasangan subboard,yang dapat dipasang melalui konektor, teknologi pemasangan permukaan, atau kolom isolasi berujung.
Pengaturan papan ke papan yang terdiri dari dua papan sirkuit membawa lebih banyak ruang fisik ke sirkuit. Struktur ini dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi volumetrik, mencapai interchangeability,atau membentuk isolasi fisik untuk meningkatkan aliran udara dan mengurangi EMI. Konektor papan ke papan terhubung langsung ke papan sirkuit tanpa menggunakan kabel. Konektor panel sandwich dapat mencapai beberapa ketinggian tumpukan dengan jarak papan yang ditentukan.Papan sirkuit atas dapat didukung dan diperbaiki oleh konektor, atau dipasangkan dengan kolom isolasi permukaan atau berujung untuk meningkatkan resistensi getaran dan benturan (Gambar 1, kanan).
Faktor pertimbangan untuk integritas sinyal
Integritas sinyal menggambarkan bagaimana sinyal yang terdistorsi atau lemah ketika ditransmisikan dari satu papan sirkuit ke yang lain melalui konektor.bebas frekuensi dan dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam perhitungan dan dikoreksi.
Namun, dua parameter integritas sinyal utama yang terkait dengan frekuensi adalah koefisien refleksi (ρ) dan koefisien transmisi (t) (Gambar 2).Koefisien transmisi biasanya dinyatakan dalam desibel (dB) menggunakan kehilangan sisipanKoefisien refleksi (kerugian pengembalian) disebabkan oleh refleksi sinyal data kembali ke sumber sinyal ketika menemukan langkah nilai impedansi.Kerugian insersi digunakan untuk mengukur attenuasi jalur transmisiKeduanya tergantung pada impedansi konektor (ZCAB) relatif terhadap impedansi jalur papan PC (Zs).
Baik kerugian kembali dan kehilangan sisipan tergantung pada impedansi konektor
Gambar 2: Kembali kehilangan dan kehilangan sisipan tergantung pada impedansi konektor relatif terhadap impedansi garis papan PC. (sumber gambar: Würth Elektronik)
Kerugian transmisi akan mengurangi amplitudo sinyal yang melewati konektor dan sebanding dengan panjang jalur dan struktur geometris konektor.Near end crosstalk (NEXT) atau far end crosstalk (FEXT) juga dapat menyebabkan beberapa kehilangan energi. 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)Koefisien refleksi dan koefisien transmisi didefinisikan oleh rumus yang ditunjukkan.
Gambar 2 menunjukkan variasi parameter ini dengan impedansi konektor (kabel).kerugian pengembalian teoretis adalah nol dan koefisien transmisi adalah 100%Jika impedansi konektor menyimpang dari 50 Ω,perubahan parameter yang relevan akan sebanding dengan nilai dan frekuensi penyimpangan impedansi konektor dari 50 ΩDalam konektor, impedansi tergantung pada bahan isolasi yang digunakan dan struktur geometris pin, termasuk lebar, panjang, dan jarak (perpisah).kabel dari pin berdekatan juga dapat berdampak pada itu.
Ada dua konfigurasi kabel umum untuk mengirimkan data berkecepatan tinggi (Gambar 3): satu adalah struktur ujung tunggal, di mana sinyal data dirujuk ke tanah;Jenis lain adalah struktur diferensial, yang menggunakan dua jalur sinyal pelengkap, dan amplitudo sinyal data adalah perbedaan tegangan antara dua jalur sinyal.Sinyal diferensial digunakan untuk mengurangi kebisingan dan gangguan pada jalur sinyal gandaSecara umum, sinyal diferensial digunakan untuk aplikasi dengan kecepatan data tertinggi.