物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0應(yīng)用連接器的介紹

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連接技術(shù)的發(fā)展對(duì)工業(yè)連接器提出了新的技術(shù)要求。 連接器需要傳輸更高的速度，更高的頻率和更小的尺寸，以及堅(jiān)固性，可靠性和抗電磁干擾能力等。

物聯(lián)網(wǎng)是指電子產(chǎn)品的無(wú)線互聯(lián)，從電器、設(shè)備、車(chē)輛到建筑控制系統(tǒng)等。嵌入式電子元件，包括傳感器，控制器，連接器和電纜等，能夠收集和交換數(shù)據(jù)，并被遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制.。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIOT)是一個(gè)專(zhuān)門(mén)致力于制造的物聯(lián)網(wǎng)，涉及物聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和嵌入式系統(tǒng)的融合，包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、控制系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)等。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)IoT，IIoT 增加了分析和知情響應(yīng)能力。 這些先進(jìn)的能力使制造業(yè)效率、生產(chǎn)力和工業(yè)4.0固有的其他經(jīng)濟(jì)效益得到提高，工業(yè)4.0是第四次工業(yè)革命的一部分，包括智能工廠和滅燈制造。

IIoT和工業(yè)4.0應(yīng)用，如自動(dòng)化生產(chǎn)線，需要高速連接組件，這些組件應(yīng)滿足高可靠性，高抗電磁干擾(EMI)，和占用空間小等性能。

物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0技術(shù)的實(shí)施對(duì)這些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互連組件提出了挑戰(zhàn)性的新技術(shù)要求。 包括更快速度和更高頻率，尺寸越來(lái)越小，魯棒性和可靠性提高，以及更強(qiáng)的抗電磁干擾能力(EM I)等。預(yù)計(jì)到2025年，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將激增至754.4億，10年時(shí)間將增長(zhǎng)5倍。以此來(lái)支持全球5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，為包括智能工廠和自主駕駛等新興行業(yè)和社會(huì)生活鋪平道路。

物聯(lián)網(wǎng)和IIOT應(yīng)用中連接器的主要挑戰(zhàn)是不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)速率和不同組件的密度?？煽刻幚砀邤?shù)據(jù)速率需要新的連接器設(shè)計(jì)。 同樣，更高板級(jí)組件密度，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接器的空間和組件定位距離都受到限制，這是減少干擾風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素之一。 另一個(gè)值得注意的挑戰(zhàn)是，IoT設(shè)備工作頻率更高。 頻率高達(dá)30G Hz的室外環(huán)境和90G Hz的室內(nèi)應(yīng)用直接影響設(shè)備的設(shè)計(jì)，需要針對(duì)抗干擾和輻射敏感實(shí)現(xiàn)電磁兼容(EMC)。

夾層連接器在現(xiàn)代、分級(jí)和網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)架構(gòu)中變得越來(lái)越重要，如同物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所使用的狀況一樣。越來(lái)越多的相關(guān)應(yīng)用不得不面對(duì)巨大的空間限制，這是由于板級(jí)組件密度更高以及使用小組件產(chǎn)品的趨勢(shì)。 對(duì)這一趨勢(shì)的反應(yīng)是使用堆疊板進(jìn)行系統(tǒng)集成。 然而，這對(duì)連接器提出了更為特殊的要求，因?yàn)?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/82/" target="_blank">PCB的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速度往往達(dá)到10GB/s或更高。 除了更快的數(shù)據(jù)速率和不斷增加的板復(fù)雜度外，板垛設(shè)計(jì)還需要增加連接密度。

目前，夾層連接器通常有數(shù)百個(gè)觸點(diǎn)，但相應(yīng)的板直到最近才擴(kuò)大。 這意味使用更大的連接器，這不利于許多現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)所要求的組件小尺寸要求。將這些連接器分成幾個(gè)較小的連接器是有意義的，使組裝和連接更有優(yōu)勢(shì)。 然而，這種方法可能會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的單波束觸點(diǎn)造成公差問(wèn)題，因此用戶很少在板上放置多個(gè)這樣節(jié)省空間的夾層連接器。相反，微型雙光束觸點(diǎn)的夾層連接器，如ERNI的微速系列，使多個(gè)連接器很容易放置在板上。 它們還可以為開(kāi)發(fā)人員提供更大的路由靈活性和更少的板層，并提供高的承載電流能力和信號(hào)傳輸速度。

ERNI的微速連接器系統(tǒng)，節(jié)省空間，抗干擾，支持高達(dá)25GB/s的數(shù)據(jù)速率，出色的信號(hào)完整性和良好的可靠性和魯棒性。 板到板連接器的腳位間距為1.0mm，可垂直配置兩行和三行。用于物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0應(yīng)用的關(guān)鍵夾層連接器特性主要有：尺寸最小和接觸密度盡可能大，可靠傳輸信號(hào)高達(dá)20GB/s，較高EMC，以及差分和單端信號(hào)處理能力。 滿足這些要求需要特殊的接觸設(shè)計(jì)和配置。

單束(Single-Beam) 與雙束(Dual-Beam)比較：?jiǎn)问佑|的連接器在應(yīng)用配合時(shí)偶爾會(huì)導(dǎo)致公差問(wèn)題。用于物聯(lián)網(wǎng)的夾層連接器應(yīng)采用雙光束、彈簧接觸設(shè)計(jì)，表面寬且均勻光滑，同時(shí)鍍金提高電導(dǎo)率，有效摩擦長(zhǎng)度在1.5mm之內(nèi)，需潤(rùn)滑防止微動(dòng)腐蝕。腳位間距小到1.0mm，接觸電阻低。

連接終斷：表面貼裝技術(shù)(SMT)信號(hào)連接在高速夾層應(yīng)用中是最有益的，提供壓入式連接器更好的信號(hào)完整性。壓入連接器所需的電鍍通孔對(duì)噪聲行為和反射有負(fù)面影響。根據(jù)應(yīng)用不同，用戶可以選擇SMT或通孔(THR)進(jìn)行屏蔽板觸點(diǎn)的外部布置的。屏蔽板接觸在THR形式中機(jī)械穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，并允許連接器模塊布置，空間浪費(fèi)最小。

ERNI的微速連接器，具有優(yōu)化的觸點(diǎn)設(shè)計(jì)和極有效的屏蔽，滿足工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)通信和電信應(yīng)用所需的高速、高信號(hào)完整性等性能要求。電磁兼容性(EMC)：連接腳位間距和整體屏蔽在確定連接器的阻抗方面起著關(guān)鍵作用，對(duì)于單端信號(hào)，通常是50Ω的(信號(hào)到地面)，對(duì)于差分應(yīng)用，一般是100Ω(信號(hào)到信號(hào))。 為了控制阻抗，減少串?dāng)_，改善差分信號(hào)對(duì)之間的耦合，高速夾層連接器應(yīng)配置特殊的屏蔽結(jié)構(gòu)。

標(biāo)準(zhǔn)屏蔽結(jié)構(gòu)，如EMC手指，可以提供優(yōu)異的抗發(fā)射電磁干擾(EMI)和抗靜電放電(E SD)能力。 特殊的屏蔽設(shè)計(jì)，如EMC標(biāo)簽，通過(guò)減少電感耦合，進(jìn)一步提高EMC性能。 將這兩種機(jī)制結(jié)合起來(lái)，為物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0應(yīng)用提供最佳的屏蔽效果，這些應(yīng)用需要高信號(hào)完整性和安全的數(shù)據(jù)傳輸。一些夾層連接器還用于電源屏蔽，使電流達(dá)到10A。

易用性和耐用性：具有盲配特性的夾層連接器，包括配合面的獨(dú)特極，捕獲連接器的導(dǎo)向，以及自對(duì)齊功能等。為了確保安全、可靠性和耐久性等，工業(yè)環(huán)境中使用的夾層連接器還應(yīng)使用強(qiáng)度大、耐高溫材料，尤其是小尺寸的外殼，更是如此。這樣才能保護(hù)觸點(diǎn)不受損壞，并支持系統(tǒng)冷卻。精心制作的夾層連接器配合周期可以達(dá)到500次。

ERNI的微速連接器系統(tǒng)有一個(gè)盲配設(shè)計(jì)，集成度高，可應(yīng)用于惡劣環(huán)境，連接器高度種類(lèi)多，支持靈活布板。柔性設(shè)計(jì)：用于各種物聯(lián)網(wǎng)的夾層連接器支持單端和差分信令，需要盡可能接地和靈活布線。各種公端和母座連接器的高度范圍也比較寬，具有不同的堆棧高度和板距離，給開(kāi)發(fā)人員在板端設(shè)計(jì)更多選擇。

除了原來(lái)的兩排布置，一些連接器供應(yīng)商還提供三排版本，這樣可以實(shí)現(xiàn)更大的接觸密度。 在這些設(shè)計(jì)中，第三(中心)行可以布置接地，減少兩個(gè)信號(hào)行之間的行對(duì)行串?dāng)_。設(shè)計(jì)支持：信號(hào)完整性分析在數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中變得越來(lái)越重要，特別是在工作頻率較高的應(yīng)用中，如許多物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0應(yīng)用。 因此，夾層連接器供應(yīng)商除了需要設(shè)計(jì)支持外，還應(yīng)提供匹配的Spice模型和PCB設(shè)計(jì)套件等。
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