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當(dāng)今許多系統(tǒng)采用差分信號(hào)

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許多不同類型的連接器都可以在高速信號(hào)中使用。在差分信號(hào)和單端信號(hào)應(yīng)用中，引腳片敞開型（open pin-field）連接器常常是成本最低的連接器，而且具有很大的靈活性。然而，當(dāng)信號(hào)頻率提高時(shí)，針對(duì)單端信號(hào)和差分信號(hào)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的連接器就更加合適了。

雖然高速信號(hào)的電氣性能是非常關(guān)鍵的，但是，當(dāng)選擇用于差分信號(hào)的連接器時(shí)，還有一些其他決定因素，例如，是否易于實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用是否靈活、引腳密度，以及成本等。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者決定采用哪一種連接器才能最適合特殊應(yīng)用要求時(shí)，就必須考慮影響連接器性能的許多方面。

引腳片敞開型連接器

通常，引腳片敞開型連接器有很多可以任意定義的引腳。這些連接器由成組的金屬連接件構(gòu)成，而且信號(hào)引腳和地引腳是可以任意定義的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠指定它們所希望的連接方式，以達(dá)到可接受的阻抗、串?dāng)_和引腳密度等。

單端信號(hào)電路需要一個(gè)信號(hào)路徑和一個(gè)返回路徑，或地路徑。引腳片敞開型連接器可以用在這樣的單端信號(hào)系統(tǒng)中，只需將一些引腳定義成信號(hào)引腳，另一些引腳定義成地引腳就可以了。

連接器中信號(hào)與地引腳的數(shù)量比例取決于對(duì)信號(hào)密度和電氣性能的要求，地引腳越多電氣性能越好；非電氣性能方面的優(yōu)點(diǎn)，例如，所需的電路板空間更小，來(lái)源于更高的信號(hào)與地引腳數(shù)量的比例。

引腳片敞開型連接器雖然是低成本的連接器，但是如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，也可以在高速系統(tǒng)中取得很好的性能。只是它的阻抗和串?dāng)_性能可能會(huì)隨著信號(hào)與地引腳數(shù)量比例的變化而發(fā)生很大的改變。

引腳片敞開型連接器可以用于單端和差分信號(hào)系統(tǒng)中。對(duì)于差分信號(hào)，通常希望一對(duì)差分信號(hào)的兩根導(dǎo)線之間的耦合最大，這就意味著要保持這一對(duì)導(dǎo)線盡可能接近。但是，作為差分對(duì)的兩根導(dǎo)線之間的耦合可能會(huì)受到特定目標(biāo)阻抗要求的限制。

為了減少不同差分信號(hào)對(duì)之間的串?dāng)_，來(lái)自信號(hào)對(duì)的每根導(dǎo)線與臨近的其他導(dǎo)線之間的耦合必須最小。維持差分對(duì)信號(hào)的電氣平衡是相當(dāng)重要的，這可以通過(guò)確保差分對(duì)內(nèi)信號(hào)線走線長(zhǎng)度的相等以及差分對(duì)中每一根信號(hào)線與臨近的其他信號(hào)線、屏蔽線和地之間的相互影響一致來(lái)達(dá)到。

謹(jǐn)慎的使用引腳片敞開型連接器就可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，也可以采用更復(fù)雜的連接器，它們所提供的高速性能會(huì)更好。這樣的連接器常常包括提供信號(hào)之間隔離的完整的屏蔽和地線連接，并且也有助于控制阻抗。

對(duì)于極高速的性能要求，優(yōu)化過(guò)的引腳片敞開型連接器可以用在任何差分和單端信號(hào)場(chǎng)合中。如果引腳片敞開型連接器的信號(hào)和地引腳排列方式被事先定義好并固定不變，那么它本身的靈活性就會(huì)大大降低。

用在差分信號(hào)中的單端連接器

在單端信號(hào)應(yīng)用中的一些連接器在某種程度上可以認(rèn)為其引腳排列是部分可定義的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可選幾種不同的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)引腳的排列。這種連接器常常帶有一個(gè)起到地作用的中心連接片，但卻沒有預(yù)先定義地引腳。

以中心連接片兩側(cè)各有20個(gè)引腳的連接器為例。在連接器引腳全部被定義為信號(hào)引腳的情況下，地中心連接片提供了唯一的地返回路徑，在一個(gè)連接器組中可以實(shí)現(xiàn)40個(gè)單端信號(hào)。

當(dāng)信號(hào)與地引腳數(shù)量比例為1:1時(shí)，每個(gè)組可以實(shí)現(xiàn)20個(gè)信號(hào)引腳（另外20個(gè)引腳用于地引腳）。這使有效引腳密度降低了一半，但卻提供了更好的高速性能。同樣，當(dāng)信號(hào)與地引腳數(shù)量比例為3:1時(shí)，可以獲得30個(gè)信號(hào)引腳（另外10個(gè)引腳用于地引腳）。

不同的信號(hào)與地引腳數(shù)量比例可以混合使用在一個(gè)連接器組中。例如，某些信號(hào)可能需要與其他信號(hào)有更多的隔離，因此不同的信號(hào)之間就可以采用不同的引腳比例。

當(dāng)在差分信號(hào)應(yīng)用中使用標(biāo)準(zhǔn)連接器時(shí)，有兩種邏輯引腳排列方式：所有引腳全部定義為信號(hào)引腳，或在差分信號(hào)對(duì)中定義一個(gè)地引腳。全部定義信號(hào)引腳的情形可以在每個(gè)連接器組中獲得20個(gè)差分信號(hào)對(duì)，而在差分信號(hào)對(duì)中定義了地信號(hào)的情形則只能獲得14個(gè)差分信號(hào)對(duì)。

將地引腳插入到差分信號(hào)對(duì)之間主要是為了降低串?dāng)_。在非常高的頻率下，將額外引腳接地在某種程度上可以降低差分對(duì)的阻抗。

由于額外的地引腳降低了連接器中引腳的有效密度，所以會(huì)使連接器和PCB的成本增加。這種設(shè)計(jì)也會(huì)使PCB的走線變得更復(fù)雜，雖然不是很明顯。

真正的差分信號(hào)連接器

在某些應(yīng)用中真正的差分信號(hào)連接器具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以降低負(fù)載電容和改善串?dāng)_。當(dāng)使用某些引腳特殊定義的連接器時(shí)，PCB的走線布通率會(huì)得到很大的提高，也不需要用過(guò)孔來(lái)連接地引腳焊盤和電路板的內(nèi)部地層。通過(guò)在差分信號(hào)區(qū)域內(nèi)移除不使用的引腳，差分對(duì)之間的布線通道就讓出來(lái)了，這能夠給PCB設(shè)計(jì)者提供了更大的靈活性。



但是，也需要權(quán)衡利弊。真正差分信號(hào)連接器中的信號(hào)密度通常低于完全定義信號(hào)引腳的標(biāo)準(zhǔn)連接器。串?dāng)_在某種程度上也會(huì)比在標(biāo)準(zhǔn)連接器的差分信號(hào)對(duì)中使用地連接時(shí)有些提高。但是，在許多應(yīng)用中，這種串的差異是很小的。