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颠覆传统连接,板对板连接的非接触式创新

Robot Vision 来源:电子发烧友网 作者:李宁远 2022-03-09 07:45 次阅读
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我们以往关注的连接器领域,不管是RJ45连接器还是Mini I/O连接器,抑或是高速背板连接器,都属于有线接触式连接器的范畴。不论是在工业场景中还是日常生活场景中,有线接触式连接器是最常见也是最可靠的连接方式。但有线的接触式连接,在工业场景中以机器人应用为例,不可避免地会出现多线路的信号干扰同时有线的布局总会限制设备的行动。

还有很多这种类似情况,温度变化,防护不当,pogo pi连接器易受损坏;强电环境,电磁变频驱动,传统滑环电刷稳定性难以保证;LED显示屏安装走线复杂,价格高昂;如果能打破有线束缚,规避传统连接器的短板,保证数据高带宽下点对点的传输,就能对解决以上场景的困难提供新思路。这种思路下,颠覆传统连接器的非接触式连接器技术成了简化机械连接的一个创新。

MOLEX 非接触式连接技术:高速率下效率大提升

MOLEX在去年收购Keyssa很大程度上是看中了Keyssa在非接触连接器上的技术实力,Keyssa当时的非接触式线缆连接器技术是基于极高频(EHF)技术,这种嵌入式的非接触式连接技术能以极高的速度传输数据,同时功耗非常低,不管是用于外部连接还是内部连接都极具优势。Keyssa 的非接触连接技术大大增强了Molex在毫米波天线连接方面的实力。

(图源:MOLEX)

这种固态的非接触板对板连接器在60GHz频段上的数据传输速率高达6Gbps,功耗远低于Wi-Fi最低的12.5 Pj/bit。这种非接触式连接器可以很容易地被集成到客户的终端产品中,同时可支持多种作为行业标准的高速数据和视频协议,而且不需要对软件或固件进行任何改动。

在非接触连接器中,MOLEX利用虚拟管道I/O(VPIO)技术为低速和高速信号内置信号聚合功能。VPIO 聚合低速和高速信号以通过一条或多条链路同时传输,有助于补偿影响链路性能完整性的实时事件。当与非接触式连接器结合使用时,VPIO 可创建可扩展且高效的I/O,不受机械连接器的限制。该技术降低了整个连接器系统的EMI与RFI,进一步拓展了连接的信号距离。

MOLEX的Keyssa非接触式连接技术除了在高数据传输速率上显得尤为突出,VPIO更解决了协议效率低下的问题,摆脱了机械接触式连接器的限制。

ST非接触式连接器技术:高速率下的超低功耗

ST的非接触式连接器技术基于60GHz毫米波技术,具有高带宽、低功耗、近距离、点对点传输等特点,提供优异的性能功耗比。ST非接触式连接器中的ST60 60GHz RF收发器提供节能的高数据速率无线链路,可在短距离的点到点通信中摆脱对物理电缆和连接器的需求。ST60能提供传输速度高达6.25 Gbps以及功耗极低的最佳非接触性能。

(图源:ST)

板到板的非接触连接依然是这种技术应用得最多的地方,这种基于芯片的非接触式连接消除了电子设备中的柔性电缆,消除了工业电子系统中由于扰区和弯曲而受到机械应力的电缆。对于工业应用来说,设备与设备之间的ST60连接消除了连接器磨损,24 dB总链路预算和7ns的延迟对比接触式连接也是能够接受的。

高数据速率是此类非接触式连接必备的,除此之外,ST的非接触式连接技术更偏向于在功耗上做优化。ST60设计得尤为紧凑,集成了工作于半双工模式的全射频收发器,支持低功耗ASK调制方案。ST60发送模式下44mW的功耗,接收模式下27mW的功耗,关机模式下3.5μW的功耗,在最高数据速率下,发送时为7 pJ/bit,接收时为5.4 pJ/bit无一不是业内最低的功耗。

小结

最高数据速率 发送最低功耗(PJ/bit) 信号聚合
MOLEX 6Gbps 12.5
ST 6.25Gbps 7


就本身的非接触式连接产品而言,两个不同技术下的产品系列可谓是各有千秋,不难看出,高数据速率是此类技术应用的基础。MOLEX的Keyssa非接触式连接技术因为其VPIO的存在,不论是在效率上还是拓展性上都是目前其他非接触式技术无法做到的,适配于像数据中心这类应用,当数据量日渐庞大,内存需求越来越高,数据中心之间层级的连接会需要更高等级的连接性能。ST则继承了其在芯片设计上的长处,将功耗降低到了无可挑剔的地步。对于任何功耗敏感的应用,这都是极好的选择。目前这种技术应用得还不算广泛,作为颠覆传统的创新,非接触式连接器日后肯定会有更多用武之地。

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