在通信、工業(yè)和航空航天等高性能、高可靠電子系統(tǒng)中，高速背板是個不可或缺的組件，通過背板上的連線、PCB走線和連接器，電子系統(tǒng)可以實現(xiàn)大批量高速數(shù)據(jù)流的傳輸和處理，由此也就催生了專門的背板連接器。

所謂高速背板連接器，顧名思義就是為背板系統(tǒng)提供高速互連解決方案的專用連接器，在大型通訊設(shè)備、超高性能服務(wù)器、工業(yè)計算機(jī)、高端存儲設(shè)備等電子系統(tǒng)中，應(yīng)用非常普遍。

我們需要什么樣的高速背板連接器？

不難想象，高速和高密度，應(yīng)該是高速背板連接器進(jìn)化的“終極目標(biāo)”。但是在實際的設(shè)計中，這兩者往往是相互矛盾的。比如說在高速系統(tǒng)中，為了確保傳輸信號的質(zhì)量，往往會采用差分信號，而每個差分信號需要兩條不同的電線來傳輸，這就意味著連接器要在有限的空間內(nèi)，“塞”下更多的連接觸點，由此帶來的高密度連接設(shè)計挑戰(zhàn)不言而喻。

同時，密度增加后，信號與信號間的距離減少，信號間因為相互耦合而產(chǎn)生的串?dāng)_也會更嚴(yán)重，由此帶來的信號完整性問題也越發(fā)嚴(yán)重——這也是目前高速背板連接器設(shè)計中的核心課題。因此，如何更好地控制阻抗、降低串?dāng)_并提高差分信號間的耦合作用，就成了高速背板連接器設(shè)計優(yōu)先考慮的問題。

此外，由于差分信號對必須同時到達(dá)傳輸目的地，因此對于導(dǎo)線設(shè)計也有更高的要求，要盡可能減少傳輸路徑長度差異對信號的影響以及信號時滯的問題。

因此，高速背板設(shè)計時必須將背板連接器作為一個重要的部分考慮進(jìn)去，綜合考慮阻抗、傳播延遲、時滯和串?dāng)_等因素的影響；而從連接器的角度看，在產(chǎn)品設(shè)計時也必須能夠考慮到高速背板系統(tǒng)設(shè)計時的挑戰(zhàn)，幫助用戶去規(guī)避和克服可能遇到的問題。

另外，在高速背板連接器設(shè)計時，還有一個因素不能忽略，那就是連接器必須能夠提供足夠的互連靈活性。因為隨著需求發(fā)展，背板互連方式除了傳統(tǒng)背板連接，還演化出了越來越多的新“花樣”，比如中板、無中板、正交、共面架構(gòu)等等，這就需要連接器產(chǎn)品的研發(fā)能夠跟得上需求演進(jìn)的步伐，同時也需要考慮到與原有和未來互連系統(tǒng)的兼容，方便用戶的擴(kuò)展和升級。

歸納一下，如果我們將高速背板連接器的選型看做是一次考試，那么被考察的連接器，需要具備的能力主要包括：

高速度

這是基本要求，今天優(yōu)秀的高速背板連接器能夠支持?jǐn)?shù)十Gbps的速度。

高密度

在有限空間內(nèi)容納更多的差分對通道。

信號完整性

速度越高，這方面的挑戰(zhàn)越大，需要綜合考慮各種因素。

穩(wěn)定性

具有優(yōu)秀的電氣性能和機(jī)械結(jié)構(gòu)，確保在較寬的頻率和溫度范圍內(nèi)，以及振動環(huán)境中都有上佳表現(xiàn)。

靈活性

支持多樣化的互連設(shè)計要求，支持向前和向后兼容。

能夠達(dá)到上述的要求，且表現(xiàn)出眾的產(chǎn)品，才能算是高速背板連接器中的“優(yōu)等生”。Molex公司的Impel背板連接器就是這些“優(yōu)等生”中的一員，我們今天就一起來認(rèn)識一下Ta。

Molex Impel背板連接器系統(tǒng)概覽

下面我們就來一起觀察一下這款解決方案的技術(shù)細(xì)節(jié)。

如果要給Molex Impel背板連接器系統(tǒng)寫一段精煉的評語，大概是這樣的——該連接器系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)速率最高達(dá)40Gbps（NRZ），可實現(xiàn)出色的信號完整性、高互連密度，同時具有后向和前向兼容性；這些連接器電氣性能出色，具有低串?dāng)_、低插入損耗、高穩(wěn)定性等特點，是電信、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)、軍事/航空航天設(shè)備的理想選擇。

特別值得一提的是，Impel背板連接器能夠支持各種高速背板互連選項，包括傳統(tǒng)連接、共面連接、正交中板連接、無中板的正交直連，以及與線纜組件的直連（如圖2）?？梢哉fImpel系列不只是幾款簡單的連接器產(chǎn)品，而是真正形成了一個完整的互連系統(tǒng)，能夠響應(yīng)各種高速背板的互連需求，在性能之外，為PCB工程師的開發(fā)帶來極大的靈活性。

這些不同的高速背板互連方案，也各具特點：

Impel傳統(tǒng)連接器采用接插至垂直插頭的直角子卡，提供2至6線對選項，具有性價比優(yōu)勢。1.90mm間距的傳統(tǒng)解決方案每線性英寸支持80個差分線對，而3.00mm間距的傳統(tǒng)解決方案則支持四路由（quad-route）信號跡線（每層兩對），有助于減少PCB層數(shù)。

Impel連接器系統(tǒng)的共面解決方案，支持直角子卡接插至直角接頭，增加了系統(tǒng)的可升級性。

Impel的正交架構(gòu)方案，提供3至6線對配置，每個正交節(jié)點可以從18個差分線對擴(kuò)展至72個差分線對。

Impel連接器系統(tǒng)提供正交方向的直接PCB連接（正交直連），以縮短系統(tǒng)通道長度，改進(jìn)信號完整性通道性能。與傳統(tǒng)的背板連接和中間板連接系統(tǒng)相比，這種互連結(jié)構(gòu)有利于改善空氣流動，降低對板空間的占用，并簡化物料的供應(yīng)鏈管理，降低應(yīng)用成本。

Impel背板連接器“細(xì)節(jié)”中的優(yōu)勢

如果再進(jìn)一步剖析，我們就能發(fā)現(xiàn)Impel背板連接器的更多設(shè)計細(xì)節(jié)，而正是這些“細(xì)節(jié)”，決定了產(chǎn)品出眾的特性。

Molex的Impel連接器技術(shù)（正在申請專利），搭配緊密耦合的差分對結(jié)構(gòu)，可以為連接器系統(tǒng)提供理想的信號完整性和機(jī)械隔離特性。

交錯式插頭引腳接口設(shè)計，為信號引腳提供了可靠的機(jī)械隔離，并消除了應(yīng)用現(xiàn)場對插針彎曲的擔(dān)憂，可以提供“先插后斷（first-mate- last-break）”的能力。

提供多個引腳間距選項，包括1.90mm間距的寬邊耦合結(jié)構(gòu)、2.35mm間距的正交結(jié)構(gòu)、3.00mm間距的四路由結(jié)構(gòu)。這些引腳結(jié)構(gòu)具有出色的互連密度和電氣性能，以及低串?dāng)_、低插入損耗特性，能夠保證在20GHz頻率范圍內(nèi)各通道間的性能變化最小化。

引腳兼容，可實現(xiàn)與不同高端系統(tǒng)架構(gòu)的向后和向前兼容，便于用戶將系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率從25Gbps升級至40Gbps。

增強(qiáng)的0.36mm金屬化孔直徑，滿足制造長寬比，同時改善電氣性能。

標(biāo)稱阻抗92Ω，有助于戶盡可能減少阻抗不連續(xù)情況的發(fā)生。

采用無時滯設(shè)計，因此無需在PCB布線上補(bǔ)償連接器時滯。

符合IEEE 10GBASE-KR和光學(xué)網(wǎng)絡(luò)互連論壇（OIF）Stat Eye規(guī)定的通道性能，經(jīng)驗證符合端到端的信道性能要求。

提供定制電纜組件，為所有Impel插頭和插座提供了一套完整的信道解決方案，有利于根據(jù)具體應(yīng)用規(guī)格實現(xiàn)靈活的設(shè)計。

通過上面的介紹，相信大家都已經(jīng)認(rèn)識了這款I(lǐng)mpel高速背板連接器系統(tǒng)。實際上，該背板互連方案設(shè)計的初衷，就是想用一個高度靈活的高密度、高性能、小體積的解決方案，去適應(yīng)不斷發(fā)展的高速背板互連的需求，使用戶能夠以更方便、靈活、更具性價比優(yōu)勢的方式升級到更高數(shù)據(jù)速率的系統(tǒng)，而無需重新設(shè)計現(xiàn)有架構(gòu)。

從Impel高速背板連接器系統(tǒng)的實際表現(xiàn)來看，確實達(dá)到了這樣的設(shè)計目的，完全能夠勝任各種高速背板應(yīng)用場景的要求。如果你是一位“考官”，會給Impel這位高速背板互連“優(yōu)等生”的表現(xiàn)打多少分呢？

原文標(biāo)題：高速背板連接器中的“優(yōu)等生”：Molex Impel背板互連系統(tǒng)，介紹你認(rèn)識一下！

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