PCB Tecnico - Connettore SMD montabile PCB e foro passante

Progettare il primo lotto di circuiti stampati per funzionare sempre a DC o a bassa velocità e qualsiasi scheda iniziale di integrità del segnale del connettore viene utilizzata per la misurazione a bassa frequenza dei sensori elettrochimici. Gli unici circuiti coinvolti sono circuiti filtranti passa-basso con componenti passivi a foro passante, connettori montati su PCB per alimentatori di laboratorio e connessioni parallele con le PMI. Dopo aver compreso i dettagli dell'integrità del segnale, quei primi circuiti stampati sembravano molto semplici.

Scegliere un connettore è sia un'arte che una scienza. L'aspetto artistico riguarda l'estetica e le lacune soddisfacenti, mentre l'aspetto scientifico riguarda l'integrità del segnale. Per i connettori montabili su PCB, è necessario scegliere tra connettori per montaggio superficiale o connettori passanti e è necessario considerare come ciascun tipo influisce sull'integrità del segnale nell'applicazione. Di seguito sono riportate le cose che devono essere considerate oltre le specifiche standard del connettore.

Connettori montabili tramite foro e SMD PCB

Quando si cerca un connettore che può essere montato su un PCB, ci sono già molte cose da considerare. Per saperne di più sulle specifiche elettriche di base del connettore.

Oltre ai punti menzionati nel precedente articolo, ci sono alcuni punti relativi all'integrità del segnale e all'assemblaggio che devono essere presi in considerazione. Per quanto riguarda l'assemblaggio, quando la forza meccanica del connettore è più forte del giunto saldatore SMD, il connettore passante è la prima scelta. Se il connettore viene collegato e scollegato ripetutamente (ad esempio un jack di alimentazione), deve essere utilizzato un connettore passante perché ha una durata maggiore.

Foro passante (sinistra) e montaggio superficiale (destra)

Per quanto riguarda l'integrità del segnale, la larghezza di banda del segnale sarà il principale fattore determinante di fattori quali perdita di inserzione/perdita di ritorno della struttura del connettore. Questo imposterà la frequenza di -3 dB nello spettro di perdita di inserzione, determinando efficacemente la larghezza di banda utilizzabile. Per quanto riguarda l'integrità del segnale, ci sono altri due punti importanti da considerare...

Prestare attenzione al tempo di salita

Proprio come le linee di trasmissione su un PCB, la lunghezza elettrica dei connettori determina quando la loro impedenza diventa importante per la terminazione. Alle basse frequenze, l'impedenza del connettore non è importante perché la sua lunghezza elettrica è molto lunga e possiamo ignorare qualsiasi disadattamento di impedenza tra il connettore e la sua traccia. La lunghezza elettrica del connettore è determinata allo stesso modo della lunghezza critica della linea di trasmissione.

Quando si lavora ad alte frequenze (ad esempio, alcuni GHz o più), la corrispondenza dell'impedenza diventa importante. Per questo motivo, i connettori per applicazioni ad alta velocità/alta frequenza sono progettati per avere una specifica impedenza (ad esempio, un connettore SMA con impedenza 50 ohm) o un morsetto (ad esempio, un connettore BNC per corrispondenza arbitraria dell'impedenza).

Prestare attenzione alla velocità dei dati

Non equiparare la velocità dei dati con la larghezza di banda durante la ricerca di connettori. I connettori montabili PCB per sistemi digitali hanno una velocità di dati specifica. Fare attenzione quando convertire il throughput dei dati in larghezza di banda del segnale, poiché i due non sono equivalenti. Per la segnalazione binaria, un modo semplice per convertire tra larghezza di banda (B) e velocità dati (D) è usare il valore approssimativo D = 2B. Infatti, grazie all'uso della segnalazione multi-livello, la velocità dei dati può essere molto superiore al doppio della larghezza di banda.

Come affrontare i cavi corti nei connettori montabili PCB passanti?

Se viene utilizzato un PCB a foro passante per montare il connettore, il collegamento a foro passante può sporgere sotto la traccia di connessione. In questo caso, l'albero del connettore è come una stub. Ciò produce lo stesso effetto dello stub su qualsiasi altra linea di trasmissione, con conseguente riflessi dovuti a disallineamento di impedenza o risonanza nella struttura dello stub. Ho visto discussioni su alcuni forum sulla possibilità di forare nuovamente in connettori stub, ma ci sono soluzioni più semplici (e più economiche) che trattare con connettori stub.

Posizionamento del connettore

Il modo standard per posizionare il connettore è quello di posizionare il connettore a foro passante sull'altro lato della traccia a cui il suo albero di collegamento sarà saldato. Il collegamento è fornito da fori passanti. In questo caso, la connessione è come una linea di trasmissione molto breve invece di uno stub, quindi non influenzerà la corrispondenza dell'impedenza nei tempi di salita bassi. Una volta superata la frequenza WiFi, devi preoccuparti dell'impedenza della connessione passante. A frequenze così elevate, sono necessari solo connettori montati sul bordo.

Collegamento di traccia SMD con asta di terra passante

Alcuni connettori hanno pali di terra passanti per fornire stabilità meccanica, ma il conduttore centrale è lanciato all'estremità o montato sulla superficie. Questo è un ottimo modo per eliminare i ceppi fornendo al contempo stabilità meccanica. Un esempio di connettore SMA 26,5 GHz è mostrato di seguito.

Connettore SMA 26,5 GHz con pali di messa a terra passanti e giunti di saldatura di lancio finale.

Utilizzare connettori passanti più corti

La semplice modifica del design per accogliere connettori passanti con spine più piccole è una buona soluzione. Per cose come i connettori SMA, a meno che non si passa a connettori montati sul bordo o montati sulla superficie, non avrete molte opzioni. Potresti vedere alcuni risparmi sui costi nel processo, ma potresti dover sacrificare lo spazio. I vari requisiti del connettore devono essere bilanciati, soprattutto quando si considera la necessità di interfacciarsi con sistemi esterni.

Le fabbriche di PCB dovrebbero padroneggiare i connettori di montaggio PCB SMD e attraverso i fori