نحن ندرك جيدًا أنه مع كل تكرار وترقية لبنية النظام الإلكتروني، سيزداد معدل نقل البيانات وفقًا لذلك؛ في بيئة حيث يستمر التكامل في التحسن، تعمل الساعات عالية السرعة وتقنيات التعديل متعددة البت بشكل وثيق بجوار ناقل الطاقة. تتطلب إدارة التوصيلات البينية للدوائر في هذه البيئة بذل كل جهد ممكن لضمان سلامة الإشارة، وتقليل خسائر الإرسال، وتقليل الحساسية للضوضاء، والانعكاس، والتداخل، وتلبية متطلبات معدل الخطأ في البتات (BER) لحافلات البيانات الحديثة.
تعد الموصلات متعددة الأطراف مجالًا رئيسيًا للقلق بالنسبة للعديد من الأشخاص وتركز على تحسين سلامة الإشارة. يتطلب التخطيط متعدد الأطراف الذي يجمع بين الإشارات التفاضلية والمفردة وإشارات الطاقة تخطيطًا دقيقًا ومرونة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يضمن تصميم جهات اتصال الموصل توافقها مع معدلات البيانات عالية السرعة وأن يكون لها عمر اتصال أطول.
Samtec هي شركة مصنعة لمجموعة كاملة من حلول التوصيل البيني الإلكترونية وقد قامت بتوسيع خط إنتاجها من موصلات صفيف AcceleRate HD عالية الكثافة (انظر الشكل 1) لمواجهة التحديات المختلفة المذكورة أعلاه.
الشكل 1: يوضح الشكل زوجًا من موصلات صفيف المجال المفتوح AcceleRate HD ذكر/أنثى، المصممة خصيصًا لمعدلات النقل عالية السرعة والتوصيل والفصل المتكرر. (مصدر الصورة: سامتيك)
تعتمد هذه السلسلة من الموصلات تصميمًا متعدد الأعمدة فائق الكثافة، بمسافة 0.635 مم فقط (0.025 بوصة) وعرض 5 مم (0.197 بوصة). تعتمد هذه السلسلة تصميم صفيف مفتوح المجال، والذي يمكن أن يحقق أعلى مرونة في التخطيط، ويمكن أن تحقق جهات اتصال معدل الحافة لهذا الموصل سلامة عالية للإشارة وفقدان إدخال منخفض، ومناسب لسرعات الناقل من 64 إلى 112 جيجابت في الثانية (Gbits/s) وعمليات التوصيل والفصل المتكررة.
يحتوي موصل مجموعة cceleRate HD على صف واحد من جهات الاتصال القابلة للتحديد والتي تتراوح من 10 إلى 100، مع تكوين كل صف بمضاعفات 10. ويمكنه استيعاب ما يصل إلى أربعة صفوف من جهات الاتصال، مع نطاق إجمالي لنقاط الاتصال يتراوح من 40 إلى 400.
على سبيل المثال، ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR هو موصل ذكر في مجموعة موصلات مصفوفة 400 بت، في حين أن ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR هو موصل أنثى. تُستخدم هذه الموصلات للتركيب على سطح لوحات الدوائر المطبوعة (لوحات الكمبيوتر). في تطبيقات الساندويتش، يتم تثبيت اللوحة الفرعية فوق لوحة الكمبيوتر الشخصي، وتشمل ارتفاعات التثبيت المدعومة بأنماط الرصاص المتوافقة لتطبيق الساندويتش 5 مم، 7 مم، 9 مم، 10 مم، 11 مم، 12 مم، 14 مم، و16 مم (0.197 بوصة، 0.276 بوصة، 0.354 بوصة، 0.394 بوصة، 0.433 بوصة، 0.472 بوصة، 0.551 بوصة و0.630 بوصة يمكن أن تلبي متطلبات تصريح التثبيت المطلوبة.
مزايا مجموعة مجال فتح الإبرة
لا يتم تحديد أداء جهات اتصال الموصل من خلال تصميمها فقط. يعد الترتيب الفعلي لجهات الاتصال وموقعها النسبي لجهات الاتصال الأخرى من العوامل التي تؤثر على الأداء. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام دبابيس كبيرة المقطعية لنقل الطاقة إلى التأثيرات المتبادلة المذكورة أعلاه؛ يتطلب التيار العالي قطرًا أكبر للمسمار، لكن هذا يقلل المسافة بين نقاط الاتصال، وبالتالي يحد من الحد الأقصى للجهد الذي يمكن استخدامه. هناك طريقة أخرى وهي استخدام مصفوفة حقل فتح الإبرة، حيث يتوفر كل موضع دبوس بدون وظيفة محددة مسبقًا (الشكل 2). مع تصميم مصفوفة مجال فتح الإبرة، يمكن استخدام الأزواج التفاضلية، والإشارات ذات النهاية الواحدة، ومصادر إمداد الطاقة من خلال نفس جهاز التوصيل البيني، مما يؤدي إلى تحسين مرونة التأريض والأسلاك بشكل كبير.
الشكل 2: مواضع الدبوس الخاصة بموصل صفيف حقل فتح الإبرة مستقلة ويمكن تخصيصها حسب الحاجة أثناء عملية التصميم. (مصدر الصورة: سامتيك)
قد يختلف تخصيص الدبوس؛ يمكن إقران الإشارات التفاضلية وتوصيلها باستخدام أطراف متجاورة، مع ترك الدبوس الأوسط فارغًا لتوفير العزل بين الموصلات، كما هو موضح في القسم الأخضر. يمكن تخصيص الأسلاك ذات النهاية الواحدة لدبابيس فردية، مع أو بدون دبابيس عزل متوسطة، كما هو موضح في القسم الأزرق. يمكن تحقيق توصيلات الطاقة التي تتطلب أقطار موصل أكبر عن طريق التوصيل المتوازي لعدة دبابيس، كما هو موضح في القسم الأحمر.
تصميم نقطة اتصال معدل الحافة
تجمع موصلات Samtec AcceleRate HD، بما في ذلك موصلات ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR وADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR، بين كثافة الإشارة العالية والمرونة الميكانيكية، مع سلامة الإشارة المحسنة، ودعم نقل الإشارة بمعدلات PAM4 تصل إلى 64 جيجابت/ثانية، ومتوافقة مع PCIe ® 6.0/CXL ® 3.2. تعتبر صعوبة تصميم إشارة PAM4 عالية نسبيًا لأنها تستخدم أربعة مستويات من الجهد، بينما تستخدم إشارات عدم العودة إلى الصفر التقليدية (NRZ) مستويين. سيؤدي هذا إلى تقليل اختلاف سعة الإشارة بمقدار الثلث، مما يجعل نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) محورًا مهمًا.
لقد تغلبت Samtec على هذا التحدي الفني من خلال تحقيق سلامة إشارة ممتازة من خلال نظام الاتصال المتقدم بمعدل الحافة (الشكل 3). من مميزات هذا النظام أن سطح التلامس مطحون، مما يحقق إدخالًا سلسًا وتآكلًا أقل وصلابة أقوى، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات الإدخال المتكرر.
الشكل 3: يتم طحن دبابيس معدل الحافة لتقليل التآكل وضمان توصيلات ذات مقاومة منخفضة. (مصدر الصورة: سامتيك، ملاحظة المؤلف)
يعتمد موصل AcceleRate HD عملية الركيزة النحاسية، وطلاء النيكل كقاعدة، وطلاء الذهب على السطح. يمكن أن يتكيف الشكل الهندسي لجهات اتصال Edge Rate بدقة مع متطلبات مقاومة التوصيل البيني التي تبلغ 50 أوم و100 أوم (Ω). من خلال ترتيب الحواف الرفيعة المقطوعة لنقاط الاتصال في مواجهة بعضها البعض، من الممكن تقليل اقتران الحافة العريضة والتداخل إلى أقصى حد ممكن.