连接器在嵌入式系统设计中发挥着重要作用

（文章来源：长江连接器）

在当今以网络为中心和数据密集型市场中，连接器应成为工程师关注的焦点。连通性是当今技术驱动世界的命脉。该术语涉及多个方面，从参考互联网和数据网络到各种规模的家用电器和设备。

随着技术的不断进步，任何设计部件之间的连接变得越来越重要。设计工程师之前可能依赖于所有项目的“后备”或最喜欢的连接器，对增加带宽的需求以及消除串扰或环境影响的需求为工程师寻找新的、功能更强的连接器以优化其设计，并确保最好的结果。连接器在嵌入式系统设计的成功中从未发挥过如此重要的作用。

在满足当今的高速设计要求之前，连接器的主要潜在障碍是其设计的物理方面，例如堆叠高度，板之间的距离，电流要求或处理和工作温度。随着系统速度的提高，互连设计不再仅仅基于机械要求。现在，还应该考虑一些额外的电气性能问题。任何连接器的成功设计都需要在最大化其物理和机械强度以及优化信号完整性之间实现适当的平衡。

连接器是信号传输链中的重要环节，在设计高速系统时不应忽视。事实上，连接器的设计和制造应该作为整个系统级设计过程的一部分。对增加带宽要求的不断需求使得连接器能够处理所有类型应用的更高数据速率。现在，不仅仅是关键任务的军事和航空设计，还需要尖端技术。现在可以在从汽车到消费者物联网设备的所有产品中找到它。当今快速增长的带宽需求挑战了利用现有技术组件的传统设计方法的能力。

虽然连接器通常被认为是许多产品实现的“后端”，但它们需要与任何高速/高带宽产品中的所有其他元件保持相同的设计标准。由于电感或电容耦合，串扰是两个或更多个传输介质之间的不期望的电信号传输。串扰也可以通过传输介质的不均匀性和信号传输对中的偏斜效应来产生。在高速时，电路会产生电噪声，影响信号之间的串扰，并可能产生电磁干扰噪声，从而破坏其他电路。这些现实意味着信号完整性和可靠性成为巨大因素。

从历史上看，串扰归因于电缆，但随着LAN速度的提高和电缆质量的提高，其他通道组件开始有助于提高串扰性能。除非在连接器的设计中允许，否则连接器串扰可能是一个很大的问题。歪斜或传播延迟—对内和对间偏斜分别描述信号线对内的电信号之间以及一根电缆中的两个或更多个信号线对之间的传播延迟的差异。两者都影响可用带宽。

对内偏斜导致信号失真，并且传输带宽的减小产生更高的电磁发射和更低的噪声抗扰度。由于与大多数多通道数据总线系统一样，所有数据必须同时有效，因此对间偏斜导致带宽减小。这两个问题都可能受到信号对内导体的机械长度差异或不同介电常数的影响，并且主要出现在连接器的90°变体中。HSD 90°接头具有2mm的基本网格，这导致一对导体之间的长度差为4mm，并且暗示了大约20ps的时间延迟差异。

环境影响—我们中的许多中等和控制的条件下在室内工作，所以我们周围的设备和器具导致舒服只有适度的紧张生活。然而，使我们的生活顺利进行的大多数电气和电子系统和机械必须在暴露于自然元素的恶劣条件下运行。如果连接器需要在恶劣的操作环境中使用，设计工程师应注意连接器的选择，并检查制造商的IP（入口保护）等级，以便在各种角度，深度和操作时间范围内密封固体物体和水。

他们还应该考虑连接器的最终使用环境，并将该场景与连接器的IP等级背后的详细信息进行比较。大多数IP名称都有特定条件，但每个制造商可能会对IP68等级进行不同的定义，因此在寻找具有IP68密封等级的连接器时，设计工程师应确保确切地询问制造商的IP68等级是如何测量的。例如，浸入2米24小时的系统对连接器的影响与120小时24小时不同，但两种情况都可以定义为IP68等级。

就为高速性能印刷电路板（PCB）选择的连接器而言，必须在其在真实环境中使用的连接器中评估连接器。仅连接器数据可用于比较两个类似连接器之间的相对性能，但它可能与实际应用程序中获得的性能相差甚远。层压板选择是电缆和连接器设计中另一个越来越重要的因素。虽然FR-4不是高速/高带宽设计的最佳层压板选择，但由于其低成本和广泛的可用性，它仍然是许多产品开发人员的首选。

所有连接器都需要既可路由又可用。例如，如果连接器的路由需要16层，则设计工程师必须确保所使用的连接器将自行设计出许多系统。这就是为什么必须彻底了解连接器所连接的PCB，同时还要考虑设计优化，可制造性和最终产品实施等因素。