About / Advertise
Stigtid, impedans och bandbredd är kritiska, skriver Urban Brusewitz på Samtec.
| Urban Brusewitz är skandinavienchef för Samtec och har representerat företaget sedan 1998. Han har arbetat med förbindningsteknik sedan 1987, i såväl producerande som distribuerande bolag. |
Den som väljer kontaktdon för höghastighetsbruk bör vara överens med sin leverantör om åtminstone tre saker - stigtid, impedans och bandbredd.
Utifrån dessa data kan man sedan räkna ut förlustfaktorn via simulering.
Normalt accepteras -3 dB förlust av data från överhörning (crosstalk) och dålig impedansanpassning (mismatch).
Att få svar på de tre frågorna är dock inte alltid så enkelt. Det finns tyvärr ingen standardiserad prestandabeskrivning från olika leverantörer. Att bara ange bandbredd utan stigtid och impedans ger en felaktig bild. Tryggare är då att hålla sig till industristandarder som alla tillverkare refererar till, exempelvis Sata, Xaui, PCI Express eller Rapid I/O.
Att utforma mönsterkortsregionen kring kontaktdonet kräver tid och erfarenhet, eftersom man inte bara behöver ta hänsyn till donets utseende, utan även viahål, lageruppstackning och ledningsdragning, samt jordplan ohc att ledningsbanorna är synkroniserade.
Det räcker dock inte att bara välja ett lämpligt kontakdon. Ska mycket data snabbt flöda genom donet är kretskortets mekaniska konstruktion och mönsterkortslayout lika viktiga. Designen här görs ofta av mekanikkonstruktörer, som kanske inte alltid är bekanta med terminologin och begrepp som överhörning, kontaktdonsregion (break-out region), stigtid, matchad impedans och datahastighet.
Just utformningen av kontaktdonsregionen på kortet är den största utmaningen, och det mest tidskrävande momentet. Layout för kontaktdonets utseende och funktion (footprint), viahål, lageruppstackning och ledningsdragning blir betydligt mer krävande då man ska ta hänsyn till jordning, fin delning och synkroniserade ledningsbanor.
Det är förvisso inte alltid nödvändigt att använda särskilda höghastighetsdon. I många fall går det bra att överföra hyfsat snabba signaler med traditionella anslutningar om man har tagit hänsyn till at kopparspåren på kretskortet är lika långa från källa till mål. Differentiella signaler ska vara symmetriska, annars kommer inte signalerna fram i rätt ordning.
Anslutningar som ligger nära varandra kan störa ut varandra. Fenomenet kallas överhörning (crosstalk) och kan upptäckas med simuleringsverktyg.
Över en viss gräns, cirka 400 MHz, vinner dock även den bäst layoutade konstruktion på att förses med impedanskontrollerade don anpassade för höga hastigheter. Då är kontaktens utformning direkt avgörande för prestandan. Den elektriska förbindningen skall vara på stiftets bredsida (Edge rate), och nå kontakt på udden av förbindningen. Detta för att minimera signalbanan - signalen ska alltså passera så lite material som möjligt.
Signalparen ska också vara på rätt avstånd från varandra, det vill säga ledningsbanorna från kontaktdonets footprint till krets måste vara balanserade i längd för att kunna klockas i rätt ordning. Därtill behöver donet oftast ett jordplan mellan raderna som en inre skärm.
Den som står i begrepp att välja don bör dock inte bara tänka på datasignalerna. En annan viktig fråga är möjligheten att kunna koppla anslutningsdonet till en kabel för test och programmering. Om det behovet finns kan man spara mycket pengar på att tala om det från början - att ta fram en egen lösning i efterhand är tidskrävande och kostsamt.
Kunder hos Samtec får kostnadsfritt ett paket med fysiska modeller, kretskort och kontakter för att ansluta egna simuleringssignaler.
De flesta leverantörer av höghastighetsdon - som Molex, Teradyne, Tyco och Samtec - erbjuder mycket information och bra support. I många fall kan företagens befintliga kunder dela med sig av sina erfarenheter.
Samtec erbjuder ett kostnadsfritt utvärderingspaket bestående av tre delar: en fysisk modell med två kretskort och önskat val av don med optimerad layout och kontakter för att ansluta egna simuleringssignaler, programvara för simulering av elektriska egenskaper (QSpice, HSpice, Ibis), samt kretskortslayout och rekommendationer för kontaktdonsytan. Enligt våra erfarenheter reducerar detta paket utvecklingstiden med cirka 70 procent, och kunden får därtill en stark indikation om hur överföringen kommer att fungera innan framtagning av egen prototyp.
