作者: David Pike Samtec砷泰连接器 技术市场专家
【摘要/前言】
在Samtec,我们经常谈论信号完整性(SI)以及我们为最新应用开发新的高速连接器解决方案的工作。Samtec在112Gbps PAM4信令领域非常活跃,但我们也经常谈论224Gbps PAM4。在之前对Samtec产品管理总监Keith Guetig的采访中,我们请他对SI进行简要描述。他告诉我们,"SI意味着更多的信号,更少的噪音"。
我想大家也都有一个共识:SI是一个巨大的话题,把它简化为几个字就容易忽略高速信号设计的细节。然而,在全面地理解SI的过程中,这些细节对我们帮助很大。
同样,我们在经常谈论SI的同时,会较少谈及电源完整性(PI),而这同样对我们的设计而言,至关重要。
【理解电源完整性】
问题是,虽然SI的定义很明确,有大量的信息可供工程师使用,但PI的要求和最佳实践却没有那么明确。这要由设计者来决定如何管理他们自己的PI需求。
PI的目标是在可接受的范围内向系统提供电力。这个目标的关键是配电网络(PDN),它被定义为从电源一直到用户的整个电流路径。这意味着即使用户所需的电流波动,也能将用户两端的电压波动降至最低。
这种变化或波纹是由用户引入的动态电流引起的,通常由开关产生。这可能会降低电压或产生尖峰,这两种情况都会影响到达用户的电源质量。 使用去耦电容可以减少这些变化的影响,而且这些电容越靠近用户,它们就越有效。
然而,与信号完整性一样,传输电力的媒介也对电力网络的PI有重大影响。在这场提供清晰电力的战斗中,连接器是一个关键组成部分。
当希望提供一个最大化PI的PDN时,设计者必须同时考虑元件的串联电阻和串联电感。在选择合适的连接器时,我们经常把接触电阻作为衡量其性能的一个关键指标。然而,电感对我们许多人来说并不那么熟悉。 一般来说,串联电阻将影响直流压降,而串联电感将决定交流瞬时噪声。
我们可以应用一个概括,即更高的总电感需要更多的去耦电容。通过改变连接器的几何形状——电源触点相互之间的排列,来降低其电感是可能的。但是,由于人们对PI的挑战了解不多,可用于帮助设计者的信息较少。
【连接器和电源的完整性】
虽然有一些准则会有所帮助,但并没有一个适用于所有应用的单一规则。例如,我们可以问,是采用几个大触点的连接器,每个都能承载更高的电流,还是采用更多的小触点,使功率更均匀地分布在整个连接器上。对于更高的非调节输入电压,系统可以容忍更大的交流波动,单个较大的叶片型触点将更适合。较大的触点将能够在较高的电压下承载较大的电流,因此将最大限度地减少直流损耗。然而,一旦电源被调节,交流波动的问题就变得更加重要。在这种情况下,使用较小的触点,连接器的电感会更低,使用几个并联的触点,以减少通过每个触点传输的电流。
因此,设计者在确定其系统的电源要求时,必须准备好提出一些重要问题。所需的目标输出是什么,在影响功能之前可以允许降到多低,以及可能影响电源完整性的任何噪声的来源是什么?
Samtec推出的 Accelerate/mP,也被命名为UDx。Accelerate高速连接器和UMPx电源刀片这两个成熟的连接器系列的组合,有一个明显的升级:电源连接器中的刀片式接触片转向与连接器塑体保护层平行。这使得电路板上的电源布线更容易、更方便,冷却效果更好,最终使最大允许电流值提高了15-20%。
随着对高速通信的重视,很容易认为信号完整性是唯一必须考虑的方面。然而,可靠和清晰的电源对快速通信至关重要。选择正确的连接器几何结构,以及正确的连接器,在保持清洁电源方面发挥着巨大的作用。
Samtec在信号和电源完整性(SI/PI)有着多年时间研发经验和技术积累,与宾州州立大学STEM针对SI/PI教育项目有着深入的研究合作,对SI/PI模拟、测试、分析和设计技术的独特见解,可以更好地为客户与合作伙伴提供优质产品与服务。Samtec是您值得信赖的选择!