Les câbles plats et les connecteurs à pas de 1,27 mm contribuent à optimiser les performances des systèmes d'interconnexion

Si vous êtes impliqué dans la conception d'équipements de tests automatisés (ATE), de contrôleurs industriels ou de systèmes de communication avancés, vous connaissez déjà les défis associés à la connexion fiable de signaux haute vitesse dans des espaces restreints. En fonction des performances attendues, j'ai vu des conceptions qui peuvent nécessiter des vitesses de connexion allant de moins de 500 mégabits par seconde (Mbps) à plus de 10 gigabits par seconde (Gbps), et qui utilisent des protocoles tels que SCSI (Small Computer Systems Interface)-3 Fast-20 ou LVDS (Low Voltage Differential Signaling).

Si vous concevez pour ce type d'environnement, vous pouvez tirer parti de l'utilisation d'interconnexions haute densité avec des systèmes de connecteurs fil-à-carte à pas fin de 1,27 mm (0,050 po) pris en charge par des câbles plats flexibles qui peuvent simplifier la disposition du système et accélérer l'assemblage. Votre conception peut également tirer parti des éléments suivants :

• Connecteurs à verrouillage pour une meilleure protection contre les déconnexions accidentelles
• Contacts cuprobéryllium (BeCu) avec des fonctionnalités optionnelles telles que des versions avec placage flash or (Au) et placage or de 30 micropouces (μpo) pour prendre en charge plusieurs niveaux d'options de cycle de couplage/découplage
• Clés polarisées qui garantissent une connexion correcte
• Réducteurs de tension pour améliorer la sécurité de connexion
• Montage droit ou à angle droit

Le choix de l'option la plus avantageuse dépend de la situation. En règle générale, les considérations relatives à la conception des systèmes d'interconnexion de communication peuvent être classées en deux catégories : électriques et mécaniques. Commençons par un examen des impédances d'interconnexion nécessaires pour nos interfaces d'exemple SCSI-3 Fast-20 et LVDS. Nous examinerons ensuite d'autres considérations électriques et mécaniques, et nous terminerons par un système de connecteur fil-à-carte de 3M qui est fourni avec un large éventail d'options et d'assemblages de câbles plats pliables à impédance contrôlée pouvant prendre en charge des communications haute vitesse robustes.

Considérations électriques

L'impédance est une spécification électrique essentielle. L'annexe ULTRA (Fast-20) de l'interface SCSI-3 spécifie une plage de 80 à 100 ohms (Ω), avec 84 à 96 Ω pour les signaux d'horloge, REQ et ACK. Plus précisément, la norme SCSI recommande une impédance de 100 Ω ±10 % pour les câbles plats ou à paires torsadées non blindés. Une impédance de 95 Ω est recommandée pour les applications LVDS, mais avec une tolérance plus étroite de ±5 %.

D'autres spécifications électriques courantes incluent les suivantes :

• Un courant nominal de 1 ampère (A) avec toutes les lignes sous tension, comme l'exige l'UL
• Une tension nominale de 125 volts (V) en courant alternatif (VCA)
• Une résistance d'isolement >1 x 10⁹ Ω à 500 V en courant continu (VCC)
• Une tension de tenue de 1250 VCC

Considérations mécaniques

Les spécifications électriques garantissent des signaux haute vitesse nets, tandis que les spécifications mécaniques sont conçues pour garantir la robustesse, la haute densité, l'efficacité et la flexibilité de l'assemblage, ainsi que la longévité du système. Les deux sont nécessaires pour obtenir une conception optimale.

Le verrouillage peut être important et inclut la polarisation et un verrouillage à friction de base, ou un verrouillage à éjecteur en option, permettant l'ajout d'un verrouillage positif et d'une éjection avec un impact minimal sur la taille. Certaines applications bénéficient d'un réducteur de tension pour éviter les dommages lorsque les utilisateurs tirent sur un câble avec terminaison.

Pour les applications haute densité d'aujourd'hui, vous pouvez utiliser un système fil-à-carte à pas de 1,27 mm (0,050 po) qui est deux fois plus petit qu'un connecteur standard à pas de 2,54 mm (0,100 po). Les options d'assemblage flexibles incluent un choix de connecteurs droits ou à angle droit et un assemblage à montage en surface ou traversant. Le conditionnement en bande et en bobine peut permettre un assemblage automatisé, et les douilles-entretoises de carte à circuit imprimé permettent des processus d'assemblage PIP (pin-in-paste).

L'utilisation de câbles plats et de contacts autodénudants (IDC) permet des conceptions haute densité, flexibles et extra-plates, ainsi qu'un assemblage rapide et presque infaillible. Vous pouvez encore améliorer votre conception en choisissant des contacts BeCu pour une relaxation à faible contrainte, une bonne fiabilité globale et une longue durée de vie. Vous pouvez également opter pour un placage flash Au ou un placage Au de 30 μpo qui supporte plusieurs niveaux d'options de cycle de couplage/découplage.

Assemblage

Il s'agit là d'un ensemble impressionnant d'exigences et d'options électriques et mécaniques à prendre en compte. Heureusement, 3M propose de nombreuses solutions pour répondre aux besoins de circonstances spécifiques. Si vous concevez vos propres assemblages de câbles, vous pouvez utiliser les connecteurs série 451 et les embases à montage sur carte série 452. Par exemple, le modèle 45230-220230 est une embase à montage en surface à 30 positions, et le modèle 45130-010030 est le connecteur IDC à 30 positions qui l'accompagne. Tous les deux présentent un pas de 1,27 mm et un placage Au de 30 µpo pour des connexions compactes et robustes. Les embases à montage sur carte de la série 452 (Figure 1) et les connecteurs à montage à fil de la série 451 incluent des modèles dotés d'un large éventail de fonctionnalités standard et en option permettant d'optimiser la configuration de vos connecteurs (Figure 2).

Figure 1 : Exemples de fonctionnalités standard et en option des embases à montage sur carte série 452. (Source de l'image : 3M)

Figure 2 : Outre la prise en charge d'une haute densité, vous pouvez personnaliser les embases à montage sur carte de la série 452 et les connecteurs à montage à fil de câble plat de la série 451 avec des fonctionnalités en option. (Source de l'image : 3M)

Conceptions à délai d'exécution rapide

Vous pouvez souvent être confronté à un projet nécessitant des délais rapides ou à d'autres circonstances pouvant tirer parti des assemblages de câbles et de connecteurs pré-construits. 3M répond à ces besoins avec plusieurs options de performances. Par exemple, les assemblages de connecteurs série 451 et les câbles plats série 3749 sont disponibles dans des longueurs de 76,2 mm (3 po) et 152,4 mm (6 po) avec de 10 à 30 contacts, capables de répondre aux exigences d'impédance SCSI-3 Fast-20. Le modèle 45114-010030-3749/14-D-3 est un assemblage de câble série 3749 à double extrémité et 14 conducteurs avec des connecteurs plaqués or de 30 μpo aux deux extrémités.

Si vous avez besoin de performances électriques LVDS, la série 7700 de 3M propose un câble à impédance contrôlée répertorié à 95 Ω (±5 Ω). Ces câbles peuvent supporter des pliages plus serrés que les câbles blindés à gaine traditionnels tout en offrant de hautes performances. Cela signifie que vous pouvez les acheminer dans des espaces restreints à l'intérieur des équipements et réduire les restrictions en matière de circulation d'air. Ils sont disponibles dans des assemblages de câbles avec des connecteurs femelles 451 et sont proposés dans plusieurs longueurs avec une variété d'options de contacts. Par exemple, le 45110-010030-7700/10-D-12 est un câble de 304,8 mm (12 po) à 10 positions avec des connecteurs aux deux extrémités.

3M vous propose des solutions de connecteurs IDC pour des débits de données de 500 Mbps à 20 Gbps (Figure 3). Ces connecteurs incluent des configurations de brochage flexibles, de nombreuses options de montage et de verrouillage, et jusqu'à 50 positions pour les paires différentielles, les mises à la terre et les connexions d'alimentation.

Figure 3 : 3M offre une variété de solutions de connecteurs IDC qui répondent aux besoins de connectivité de 500 Mbps à 20 Gbps. (Source de l'image : 3M)

Conclusion

Des connexions hautes performances et fiables dans les espaces restreints sont nécessaires dans un large éventail d'applications, mais leur implémentation peut s'avérer délicate. Si vous avez besoin d'une solution, les assemblages de connecteurs de la série 451, les embases à montage sur carte de la série 452 et les câbles à impédance contrôlée de la série 7700 de 3M peuvent vous permettre d'avoir un système rapidement opérationnel à des débits de données jusqu'à 20 Gbps. Ils offrent des options d'interconnexion comme des mécanismes de verrouillage, des réducteurs de tension, différentes configurations de montage, différents nombres de broches et divers types de câbles plats.