硬件工程師如何選擇高速連接器

蔣修國 /文 ；在此特別鳴謝

編者注：本文是15年的時候?qū)懙囊黄恼?，今天拿出來重新修改幾張圖，再分享下給大家。文章內(nèi)容非常基礎，主要是介紹一個簡單的流程。每一家公司都有相對應的流程，本文僅供參考。

對于當前的任何一個電子產(chǎn)品來講，什么是必不可少的？這個回答肯定有非常多的答案。今天我們要討論的是其中不可或缺的一個器件，就是連接器。當然，是對于一個產(chǎn)品設計工程師來講，選擇連接器已然成為了其工作中非常重要的一個部分。

現(xiàn)在在一些大型的公司，都有專門的連接器（connector）和線纜（cable）工程師，他們會負責所有的連接器的選型和驗證。當然，小型點的公司可能由結(jié)構(gòu)工程師（ME）或者電子工程師進行選擇和驗證。顯然，當產(chǎn)品的接口速率非常高的時候，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工程師或者是普通的電子工程師已經(jīng)無法判斷所選擇的連接器是否能滿足產(chǎn)品設計的要求。這個時候就需要更加專業(yè)的工程師來完成這個工作，所以就出現(xiàn)了像SI工程師或者比較懂高速的硬件工程師參與到連接器和線纜的選型中。那么對于連接器應該如何來選擇呢？需要注意一些什么？對于產(chǎn)品有什么影響？

對于連接器的選擇主要是從兩個大的方向著手，首先就是結(jié)構(gòu)，其次就是電氣性能。

在結(jié)構(gòu)方面，連接器首先要滿足連接的作用，所以符合結(jié)構(gòu)設計，pin與pin一一對應。

在電氣性能方面，連接器需要滿足阻抗、插入損耗、回波損耗、遠端串擾、近端串擾、延時等等要求。

在這里就針對電氣方面的參數(shù)做點說明，下面是我測試的某公司一款的連接器。

阻抗:

阻抗設計要求在100ohm+/-10%。從結(jié)果上看，并不能滿足要求。在連接器處到了85ohm。

插入損耗：

插入損耗在28GHz范圍內(nèi)都能滿足規(guī)范對插入損耗的要求。

回波損耗：

回波損耗在28GHz以內(nèi)都在回損指標范圍以內(nèi)，滿足規(guī)范要求。

遠端串擾：

遠端串擾，在28GHz以內(nèi)基本滿足-20dB以內(nèi)。

近端串擾：

近端串擾，在28GHz以內(nèi)都在-25dB以內(nèi)。由于沒有明確近端串擾和遠端串擾的要求，而是要求做ICN計算。本文暫且不做ICN介紹。

通過測試后，發(fā)現(xiàn)此款連接器基本都滿足規(guī)范要求，只是阻抗沒有滿足要求（本文只介紹分析流程，細節(jié)不贅述）。

當然，這種通過測試板測試連接器的方式，在某種意義上，很多公司難以做到，畢竟這需要花費很大的人力和財力，比如你至少需要一臺高帶寬的網(wǎng)絡分析儀，每次做測試板的時候需要打板，需要一個比較了解連接器測試流程的工程師等等。但是即使自己公司不這樣做，也要學會看懂供應商提供的測試報告，這是最基本的要求。否則在使用高速連接器的時候就會遇到不可預知的麻煩。

比如，如果您選用的連接器其串擾非常大，那么在設計的時候，即使在傳輸線上做的再好，在產(chǎn)品測試時，其誤碼率很可能就會達不到要求。之前有一個朋友就遇到了這種狀況。在第一版產(chǎn)品研發(fā)的時候，發(fā)現(xiàn)誤碼率一直過不了規(guī)范，在產(chǎn)品設計上找了所有能找的原因，包括芯片、鏈路設計等，都覺得沒有問題，找到我們的時候，我們分析了一遍之后，也覺得沒有問題，芯片也是我們用過的，距離更長都不會存在問題，拿到他們的產(chǎn)品實物一看，就發(fā)現(xiàn)其使用的高速連接器顯然是沒有升級的，廠家標稱說是可以達到那么高的速率，但是實際上還是存在一定的水分。因為其兩個版本的連接器在物理結(jié)構(gòu)上是完全兼容的，但是由于連接器內(nèi)部重新進行了升級設計，使原來的串擾效果得到了大大的提高。后來換掉連接器之后，產(chǎn)品完美的達到了規(guī)范要求。

很多時候廠家提供的參數(shù)是在他們設計和生產(chǎn)的條件下得到的，推薦各位用戶工程師使用，一般不會出現(xiàn)什么太大的問題，但是如果您在設計和生產(chǎn)的時候，使用的過孔不同或是材料不同或是生產(chǎn)工藝不同，這就即有可能出現(xiàn)問題，這個時候如果通過自己公司本身的設計和生產(chǎn)工藝驗證過之后，沒有任何問題才是最保險的。這種方式在做大型高速產(chǎn)品的時候，是一種非常有必要的研發(fā)手段。

如下是之前測試的一款連接器和廠商提供數(shù)據(jù)的插入損耗對比圖：

從結(jié)果上分析，在12.5GHz時，相差1dB，還是差別有點大。使用好一點的材料，都可以達到將近2inch的走線距離，著實有點小恐怖。當然，這并不是所有的連接器都是如此這種情況，有的還是非常接近。

審核編輯：湯梓紅