Les connecteurs multibroches offrent une configuration flexible pour une intégrité élevée du signal

Nous sommes conscients que les débits de données augmentent à chaque nouvelle génération d'architectures de systèmes électroniques, avec des techniques de modulation d'horloges et multibits par cycle plus rapides côtoyant des bus d'alimentation dans des densités toujours plus élevées. La gestion des interconnexions de circuits dans cet environnement nous oblige à redoubler d'efforts pour maintenir l'intégrité du signal, minimiser les pertes de transmission, réduire la sensibilité au bruit, aux réflexions et à la diaphonie, et répondre aux exigences en matière de taux d'erreur sur les bits (BER) des bus de données modernes.

Les connecteurs multibroches, qui sont au cœur des améliorations apportées à l'intégrité du signal, constituent un sujet de préoccupation majeur pour bon nombre d'entre nous. Les connecteurs à nombre de broches élevé qui combinent des signaux d'alimentation, différentiels et asymétriques nécessitent une implantation minutieuse et une grande flexibilité. De plus, les contacts du connecteur doivent être conçus de manière à assurer la compatibilité avec des débits de données élevés et une longue durée de vie des contacts.

Samtec, fabricant d'une large gamme de solutions d'interconnexions électroniques, a étoffé sa gamme de connecteurs matriciels haute densité AcceleRate HD (Figure 1) afin de mieux répondre à ces nombreux défis.

Figure 1 : Paire mâle/femelle de connecteurs AcceleRate HD matriciels à champ de broches ouvert, conçus pour les applications à haute vitesse et à usage intensif. (Source de l'image : Samtec)

Ultra-dense et multi-rangées, cette gamme de connecteurs présente un pas compact de seulement 0,635 millimètre (mm) et une largeur de 5 mm. Elle utilise une conception à champ de broches ouvert pour une flexibilité maximale de la configuration, tandis que les contacts Edge Rate des connecteurs offrent une intégrité élevée du signal avec une faible perte d'insertion pour des vitesses de bus de 64 à 112 gigabits par seconde (Gbps) et une longue durée de vie du connecteur.

Les matrices AcceleRate HD sont disponibles avec un nombre de contacts allant de 10 à 100, par incréments de 10 par rangée. Pour quatre rangées maximum, le nombre total de contacts varie entre 40 et 400.

Le connecteur mâle ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR et le connecteur femelle ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR constituent un exemple de raccordement de matrices à 400 positions. Ces connecteurs sont destinés à un montage en surface sur des cartes à circuit imprimé. Les applications mezzanines, dans lesquelles une carte fille est raccordée au-dessus de la carte à circuit imprimé, sont prises en charge par des types de broches prenant en charge des hauteurs après raccordement de 5, 7, 9, 10, 11, 12, 14 et 16 mm afin de correspondre aux dégagements requis.

Avantages d'un champ de broches ouvert

Les caractéristiques des contacts d'un connecteur ne sont que partiellement déterminées par leur conception. La configuration physique des contacts, ainsi que leur position les uns par rapport aux autres, constituent des facteurs déterminants. L'utilisation de broches à grande section transversale destinées à transporter l'électricité représente un exemple de ce type d'interaction ; les courants élevés nécessitent des diamètres plus importants, ce qui réduit l'espacement entre les contacts et limite la tension maximale pouvant être utilisée. Une alternative consiste à utiliser un champ de broches ouvert, où chaque broche peut être assignée librement sans fonction imposée. (Figure 2). La conception à champ de broches ouvert offre une flexibilité maximale en matière de mise à la terre et de routage en permettant l'utilisation de paires différentielles, de signaux asymétriques et d'alimentation via la même interconnexion.

Figure 2 : Les positions des broches dans un connecteur à champ de broches ouvert sont toutes indépendantes et peuvent être attribuées selon les besoins pendant le processus de conception. (Source de l'image : Samtec)

L'affectation des broches peut varier ; les signaux différentiels peuvent utiliser des broches adjacentes pour les connexions par paires, laissant les broches intermédiaires libres afin d'assurer l'isolation entre les conducteurs, comme indiqué en vert. Les fils asymétriques peuvent être attribués à des broches distinctes, avec ou sans broches d'isolation intermédiaires, comme indiqué en bleu. Les connexions d'alimentation qui nécessitent un diamètre de conducteur plus important peuvent être créées en connectant plusieurs broches en parallèle, comme indiqué en rouge.

Conception des contacts Edge Rate

Les connecteurs AcceleRate HD de Samtec, notamment les modèles ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR et ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR, offrent non seulement une densité de signal élevée et une grande flexibilité mécanique, mais aussi une meilleure intégrité du signal qui prend en charge des débits de données allant jusqu'à 64 Gbps en modulation PAM4 (PCIe® 6.0/CXL® 3.2). PAM4 est un signal complexe, car il utilise quatre niveaux de tension au lieu des deux utilisés dans l'ancienne signalisation NRZ (non-retour à zéro). Cela réduit les variations d'amplitude du signal d'un tiers, ce qui rend le rapport signal/bruit (SNR) critique.

Samtec relève ce défi en offrant une intégrité élevée du signal grâce à son système de contact Edge Rate avancé (Figure 3). Ce système est doté de surfaces de contact fraisées, ce qui permet un raccordement fluide, une usure réduite et une résistance accrue pour les applications soumises à des cycles élevés.

Figure 3 : Les surfaces de raccordement des broches de contact Edge Rate sont fraisées afin de réduire l'usure et d'assurer des connexions à faible résistance. (Source de l'image : Samtec, annotée par l'auteur)

Les connecteurs AcceleRate HD sont disponibles avec un placage or sur nickel sur une base en cuivre. La géométrie des contacts Edge Rate est conçue pour s'adapter aux interconnexions de 50 et 100 ohms (Ω). Le couplage latéral et la diaphonie sont minimisés en alignant les tranches fines des contacts face à face.

Conclusion

Alors que nous nous efforçons de relever les défis liés à la transmission de signaux à haute vitesse et d'alimentation dans des formats compacts, les connecteurs AcceleRate HD de Samtec constituent une aide précieuse. Ils sont conçus et fabriqués pour gérer des centaines d'E/S dans un format compact, sans compromettre l'intégrité du signal.