I cavi a nastro piatto e i connettori con passo di 1,27 mm possono contribuire a ottimizzare le prestazioni di un sistema di interconnessione

Se vi occupate della progettazione di apparecchiature di test automatico (ATE), controller industriali o sistemi di comunicazione avanzati, conoscete già le sfide associate al collegamento affidabile di segnali ad alta velocità in spazi ristretti. Ho visto progetti che possono richiedere velocità di connessione da meno di 500 Mbps a oltre 10 Gbps e che utilizzano protocolli come Small Computer Systems Interface (SCSI)-3 Fast-20 o segnalazione differenziale a bassa tensione (LVDS) – dipende dalle aspettative prestazionali.

Se state progettando per questo tipo di ambiente, potreste trarre vantaggio dall'uso di interconnessioni ad alta densità con sistemi di connettori filo-scheda a passo piccolo da 1,27 mm supportati da cavi a nastro flessibili che possono semplificare il layout del sistema e velocizzare l'assemblaggio. Il vostro progetto potrebbe anche prevedere:

• Connettori di bloccaggio per una maggiore protezione da disconnessioni accidentali
• Contatti in rame-berillio (BeCu) con caratteristiche opzionali come le versioni placcate in oro (Au) a 0,76 μm e con doratura flash per supportare varie opzioni per i cicli di accoppiamento/disaccoppiamento
• Chiavi polarizzate in grado di garantire un collegamento corretto
• Scarico della trazione per una maggiore sicurezza del collegamento
• Possibilità di scegliere tra montaggio diritto e ad angolo retto

Quale di questi sia il più vantaggioso per voi dipende dalla situazione. In genere, le considerazioni sulla progettazione dei sistemi di interconnessione delle comunicazioni possono essere raggruppate in due categorie: elettrica e meccanica. Partiamo da un'analisi delle impedenze di interconnessione necessarie per le interfacce SCSI-3 Fast-20 e LVDS. Passeremo poi ad altre considerazioni di carattere elettrico e meccanico, per concludere con un sistema di connettori filo-scheda di 3M disponibile con un'ampia gamma di opzioni e di cavi a nastro assemblati pieghevoli a impedenza controllata che supportano comunicazioni ad alta velocità affidabili.

Specifiche elettriche

L'impedenza è una specifica elettrica fondamentale. L'allegato ULTRA (Fast 20) di SCSI-3 specifica un intervallo da 80 a 100 Ω, con 84-96 Ω per i segnali di clock, REQ e ACK. In particolare, lo standard SCSI raccomanda un'impedenza di 100 Ω ±10% per i cavi piatti o a doppino intrecciato non schermati. Per le applicazioni LVDS si consiglia un'impedenza di 95 Ω, ma con una tolleranza più ristretta di ±5%.

Altre specifiche elettriche comuni includono:

• Una corrente nominale di 1 A con tutte le linee in tensione, come richiesto da UL
• Una tensione nominale di 125 V c.a.
• Resistenza di isolamento >1 x 10⁹ Ω a 500 V c.c.
• Tensione di rigidità dielettrica di 1250 V c.a.

Specifiche meccaniche

Le specifiche elettriche assicurano segnali puliti e ad alta velocità, mentre quelle meccaniche si prefiggono di garantire robustezza, alta densità, assemblaggio efficiente e flessibile e lunga durata. Per un progetto ottimale sono necessarie entrambe.

Il bloccaggio può essere importante e comprende la polarizzazione e un meccanismo di chiusura ad attrito, oppure a espulsore, che consente di aggiungere un meccanismo di bloccaggio positivo e di espulsione con un impatto minimo sulle dimensioni. Alcune applicazioni sono dotate di un dispositivo di scarico della trazione per proteggere da eventuali danni nel caso in cui si dovesse tirare il cavo terminato.

Per le odierne applicazioni ad alta densità, è possibile utilizzare un sistema filo-scheda con passo di 1,27 mm, pari alla metà delle dimensioni di un connettore standard con passo di 2,54 mm. Le opzioni di assemblaggio flessibile comprendono la possibilità di scegliere tra montaggio diritto e ad angolo retto e tra foro passante e montaggio superficiale. Il confezionamento nastrato in bobina può permettere l'assemblaggio automatizzato, mentre i distanziatori sulla scheda CS rendono possibili processi di assemblaggio pin-in-paste.

Cavi a nastro e contatti a perforazione di isolante (IDC) possono supportare progetti ad alta densità, flessibili e a profilo ribassato, nonché un assemblaggio rapido e quasi infallibile. È possibile migliorare ulteriormente il progetto scegliendo contatti in BeCu per un rilassamento a basse sollecitazioni, una buona affidabilità generale e una lunga durata in servizio. Si può anche optare per la placcatura in oro a 0,76 μm o la doratura flash che supporta varie opzioni per i cicli di accoppiamento/disaccoppiamento.

Assemblaggio di tutti i componenti

La mole di requisiti elettrici e meccanici e di opzioni da considerare potrebbe essere scoraggiante. Fortunatamente, 3M offre numerose soluzioni per rispondere alle esigenze di circostanze specifiche. Se state costruendo i vostri cavi assemblati, potete utilizzare gli zoccoli serie 451 e le basette per montaggio su scheda serie 452. Ad esempio, il modello 45230-220230 è una basetta a montaggio superficiale a 30 posizioni, mentre il modello 45130-010030 è lo zoccolo IDC a 30 posizioni abbinato. Entrambi presentano un passo di 1,27 mm e una placcatura in oro a 0,76 μm per connessioni compatte e robuste. Le basette per montaggio su scheda serie 452 (Figura 1) e gli zoccoli per montaggio a filo serie 451 comprendono modelli con un'ampia gamma di caratteristiche standard e opzionali che consentono di ottimizzare la configurazione dei connettori (Figura 2).

Figura 1: Esempi di caratteristiche standard e opzionali delle basette per montaggio su scheda serie 452. (Immagine per gentile concessione di 3M)

Figura 2: Oltre a supportare l'alta densità, è possibile personalizzare con funzioni opzionali le basette per montaggio su scheda serie 452 e gli zoccoli per il montaggio a filo su cavi a nastro serie 451. (Immagine per gentile concessione di 3M)

Progetti in tempi rapidi

Spesso potreste dover finalizzare un progetto in breve tempo o trovarvi in altre circostanze che possono trarre vantaggio da gruppi di zoccoli e cavi già pronti. 3M risponde a queste esigenze con diverse opzioni. Ad esempio, i gruppi di zoccoli serie 451 e i cavi piatti serie 3749 sono disponibili in lunghezze di 76,2 e 152 mm con un numero di contatti compreso tra 10 e 30, in grado di soddisfare i requisiti di impedenza SCSI-3 Fast-20. Il modello 45114-010030-3749/14-D-3 è un cavo assemblato serie 3749 a due terminazioni e 14 conduttori con connettori placcati in oro a 0,76 μm su entrambe le estremità.

Se avete bisogno di prestazioni elettriche LVDS, la serie 7700 di 3M è un cavo a impedenza controllata con una capacità nominale di 95 Ω (±5 Ω). Questi cavi sono in grado di tollerare curvature più strette rispetto ai cavi schermati inguainati convenzionali, garantendo comunque prestazioni elevate. Ciò significa che è possibile farli passare in spazi ristretti all'interno delle apparecchiature e ridurre il rischio di limitare il flusso d'aria. Sono disponibili in cavi assemblati con connettori femmina 451, in diverse lunghezze e con numerose opzioni di contatto. Ad esempio, 45110-010030-7700/10-D-12 è un cavo da 305 mm a 10 posizioni con connettori su entrambe le estremità.

3M offre soluzioni di connettori IDC per velocità di trasmissione dati da 500 Mbps a 20 Gbps (Figura 3). Tra queste, configurazioni con piedinatura flessibile, numerose opzioni di montaggio e bloccaggio e fino a 50 posizioni per coppie differenziali, messe a terra e connessioni di alimentazione.

Figura 3: 3M offre numerose soluzioni di connettori IDC che supportano esigenze di connettività da 500 Mbps a 20 Gbps. (Immagine per gentile concessione di 3M)

Conclusione

Moltissime applicazioni richiedono connessioni ad alte prestazioni e affidabili in ambienti ristretti che, però, possono essere difficili da implementare. Se avete bisogno di una soluzione, i gruppi di zoccoli serie 451, le basette a montaggio su scheda serie 452 e i cavi a impedenza controllata serie 7700 di 3M possono rendervi rapidamente operativi con velocità di trasmissione dati fino a 20 Gbps. Sono supportati da opzioni di interconnessione come meccanismi di bloccaggio, dispositivi di scarico della trazione, configurazioni di montaggio, piedinature e tipi di cavi a nastro.