专题特写：电线电缆 互连：从微米过渡到纳米 Ｏｍｎｅｔｉｃｓ连接器公司Ｂｏｂ Ｓｔａｎｔｏｎ和ＢｉＩ Ｌｅｅ Ｉ将缩小的电缆移入机箱内部时 有不同的需要 是将机箱中的紧凑系统所伸出 的电缆连接到大量的微型模块 硅基芯片产业性能的增加导致今天 和印刷线路板。 的电子系统发生了重大的变化。系统容 量、功能以及处理能力都在急剧增加。 装箱 微米纳米转换电缆所解决的正是 当前的系统功能的增加需要电缆加快发 这个问题。从外部服务连接到仪器前面 展步伐 板的连接器和电缆系统面临着严峻的挑 良好的系统设计始终需要可靠性高 战。探针或者电缆系统的服务端，通常 的电缆系统连接到主仪表板，而且通常 需要进行定制以满足不断变化的应用， 需要更多的线路数量。在仪器内部，信 有时甚至还包括最近出现的将有源芯片 号、数据处理以及探针的发辫必须连接 技术移动到电缆自身末端。 到众多专门用于执行特定功能的模块 通常，电缆必须耐用、柔软并进行 中，而这些模块也在不断减小。 屏蔽，而且需要用户自己感觉良好。连 随着模块功能的增加，它的内部密 接器一方面必须满足对电缆端进行包裹 度也随之增加，而模块的尺寸减小至微 的苛刻要求，同时还必须能够Ｊｌ￣ＩＪ地插 米量级。间距１．３ｒａｍ的微米连接器以及 入配对的面板连接器。 间距０．６２５ｍｍ的纳米连接器可以显著 它还必须能够连续使用数千次，并 降低新系统中互连的体积和重量。 保持它的极性和外观质量。通常，对好 的电缆系统而言，质量测试是在电缆和 在哪里进行连接 连接器的接口处进行的。 随着密度的增加以及模块化的继续 这种转换点对于维护系统其余部 推进，设计工程师的任务是提供两种不 分良好的夹套密封或电磁干扰防护是 同的互连层次来满足有面板需求的较大 十分关键的。为了确保设计人员能够 仪器以及内部系统的需要。第一种互连 满足并超越将优质信号导人仪器或者 来自于提供数据采集或提供某种服务或 将特有的仪器信号引出到电缆末端所 处理功能的系统探针，例如激光、光学 带来的挑战，通常需要提供连接器的 照相机芯片或者回转刀具。第二种连接 设计支持。 有经验的制造商根据最高的可靠性 和性能水准提供了大量的选项。供应商 可以从各种产品需求中进行挑选并找出 最佳的选项或分析，从而产生电缆连接 器系统供仪器使用，其中包括安装在面 板上的连接器，它连接机箱中的信号系 统并实现仪器内部信号的传送。 机箱内部 仪器内部的环境变化多端。温度条 件、个人操作、冲击和震动问题必须以 不同的方法来解决。 机箱内部所特有的问题可能与外部 问题同样难以解决。机箱内部的电噪声 更加集中，更加敏感，而且随着芯片处 理能力的升级，信号速率、串扰以及电 磁干扰耦合等问题可能会妨碍设计的快 速Ｊｔｌ￣ｔ］完成。 其他问题还包括将信号传送到多个 方向和高度的电路板和模块上或周围， 并努力保持电线长度尽可能得短。须记 住的另一点是，最佳的阻抗匹配要求互 连长度要短。 虽然附加功能使仪器的重量增加是 用户所不希望看到的，但是芯片技术的 进展带来了不断降低的电压和电流层 次，这一点为使用微米和纳米尺寸的连 （下转第４ｌ页） 今日电子・２００８年１０月 专题特写：电线电缆 真：差分对之间的和差分对内部的。理 ０．０ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ，１ ００。Ｑ ＳｋｅｗＣｌｅａｒ 论上，如果在电缆的一端（同时）输入 多个信号，那么它们应当同时到达另一 －０．５ 端。如果这些信号没有同时到达，这种 —１。０ 现象就称为电缆的歪斜失真，或者延 时一歪斜失真。 对于差分对而言，差分对内部的歪 Ｅ 、－１．５ ∞ ．２．０ 斜失真是差分对的两条导线之间的延 时，而差分对之间的歪斜失真是两组差 分对之间的延时。差分对内部较大的歪 －２．５ ．３．０ ｏ．ｏ １，ｏｏｏ ２，Ｏ０ｏ ３，００ｏ ４，ｏｏｏ ５，０００ ６，０００ 斜失真会恶化被传输信号的差分平衡， 使信号幅度降低，增大时间抖动并会导 致电磁干扰问题。质量好的电缆的差分 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｌＭＨｚ） 图２显示了尺寸分别为平均线规２４、２６和２８的常见１Ｄ０ Ｄ电缆的损耗曲线。 对内部的歪斜失真应当小于１ＯＯｐｓ。 传输信号上还保留有多少能量。 时，从系统或电缆中反射出的能量的大 电缆组件和连接器中的ＮＥＸＴ通常 小。这种反射的能量会导致电缆接收端 电磁干扰 是因为信号差分对的隔离较差造成的， 的信号幅度下降，并会引起传输端信号 电缆中的电磁干扰问题有许多起 可能是因为插座和插头，接地不完全， 完整性问题，而后者会给系统和系统设 因：屏蔽差或没有屏蔽、接地方法不对、 或者是电缆终止区域的处理不善引起 计人员带来电磁干扰问题。 的。系统设计人员需要确保电缆装配商 对这三个问题进行了处理。 质量好的电缆组件按照 Ｓ Ｆ Ｆ ８４ １ ０——Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＨＳＳ Ｃｏｐｐｅｒ Ｔ ｅ ｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｐ ｅ ｒｆｏ ｒｍ ａｎ ｃ ｅ 差分信号不平衡，进一步而言，阻抗不 这种回波损耗是由电缆组件中的阻 匹配也是起因之一。对于外部电缆而 抗不匹配引起的。只有非常谨慎地对待 言，屏蔽和接地很可能是需要处理的两 这个问题，才能使得信号在通过插座、 个最重要的因素。 插头以及电线终湍时阻抗不发生变化， 以便将阻抗变化降至最低。 通常，外部或电磁干扰屏蔽应该是 金属箔和编织层的双重屏蔽，整体覆盖 Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ））测量得到的ＮＥＸＴ应当 当前的ＳＡＳ一２标准提出了ｌ００（ 的 率至少达到８５％。同时，这种屏蔽应该 低于３％。而就Ｓ一参数而言，ＮＥＸＴ应 阻抗值。质量好的电缆应当保持为标称 连接到连接器外套，３６０。完全连接。 该大于２８ｄＢ。 １００（ ±１０＿（）的容差之内。 个别差分对屏蔽应该与外部屏蔽隔 离开来，它们的排扰线应该终止干系统 回波损耗 歪斜失真 信号或者直流地，以确保对连接器和电 囹 回波损耗所测量的是在有信号注入 在ＳＡＳ电缆中，存在两种歪斜失 缆组件进行统一的阻抗控制。（Ｉ：接第３９页） 接器在系统间完成体积更小，更加灵活 试，可以相信它能够满足仪器高水准的 量。大多数纳米连接器都提供了高密度 的布线做好了准备。新的纳米连接器系 需求。它的优势在于为机箱内部的其他 的ＳＭＴ封装，以便用在仪器设备中所使 统通过了必要的最高质量和可靠性测 电子部件留出了更多的体积和重量余 用的最小的电路板上。 囤 今日电子，２。。８年１。月ｉｌ
