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如何為您的 PCB設計連接器引腳
如何為您的 PCB設計連接器引腳
上面顯示的 DVI 連接器有一個非常特定的引腳排列，如果您想在 PCB 上使用此接口，則必須在布線連接器時實現(xiàn)該引腳排列。這同樣適用于用于通過標準化接口提供電源、接地和信號的任何其他連接器。以太網(wǎng)、USB、HDMI 和許多其他協(xié)議都有特定的引腳排列，應用于確保不同設備之間的互操作性。
盡管通用協(xié)議的引腳排列是標準化的，但有時您有足夠的自由來設計自定義引腳排列。假設您正在設計板對板連接或到另一塊板的自定義接口；您可以自由設計您認為合適的連接。那么您究竟應該如何做到這一點，以及在連接器引腳設計中應該注意什么？我們將在本文中介紹一些圍繞連接器的重要設計要點。
連接器引腳設計入門
在您的連接器引腳設計中，有幾個重要的點需要考慮，例如：
您需要進行多長的連接？它是短板對板連接，還是通過長電纜驅(qū)動信號？
您使用的是什么頻率（對于模擬信號），或者信號上升時間是多少（對于數(shù)字信號）？
您是路由差分對還是單端信號？
您是否需要達到特定的阻抗目標，或者連接是否足夠短以至于阻抗無關緊要？
有趣的是，通過連接器布線與通過 PCB布線沒有太大區(qū)別。您可能會遇到與在高速 PCB 中看到的相同的信號完整性問題、阻抗不匹配問題和信號丟失問題。
如果您從未設計過引腳排列，或者您想知道為什么您最喜歡的開發(fā)板使用特定的引腳排列，這有助于分解某些特定情況。現(xiàn)在，我將看看不同頻率和信號類型會發(fā)生什么，我們可以確定連接器引腳排列的一些良好設計實踐。
直流連接
如果您只是在兩塊板之間或通過電纜路由直流電，則主要考慮的是您需要承載的總電流。排針和類似的輕型連接器可以容納每個引腳的小最大電流（典型值約為 1 A）。如果您需要為給定電壓承載更多電流，則該電壓需要跨多個引腳橋接。您可以做的另一件事是在單個連接器上路由多個電壓，這與臺式計算機電源中使用的方法相同。
這種大電流直流連接器提供多種電壓等級。
直流系統(tǒng)的連接器引腳排列應沿互連傳輸接地信號。請注意這個接地信號，因為這是板載參考平面，它需要承載返回電流，因此您應該相應地調(diào)整布線和電線數(shù)量。建議您不要嘗試使用 GND 連接來橋接兩個不同電路板上的兩個不同接地，尤其是當它們位于不同的電網(wǎng)電路上并且相隔一定距離時。您可能會在攜帶大量電流的兩點之間產(chǎn)生短路，從而使電纜熔化。這是由于電網(wǎng)中不同點之間自然存在的直流接地偏移造成的。
低頻/低速
希望到現(xiàn)在為止，您已經(jīng)發(fā)現(xiàn)低頻和低速都是相對的：重要的是連接的長度以及是否需要阻抗。對于5-10 ns 范圍內(nèi)的低速數(shù)字總線，只要連接足夠短并且在連接器引腳分配中包含至少 1 條 GND 線，您可能無需擔心串擾或反射等問題。確保如果您將電源拉入連接器引腳，您遵循與 DC 連接器相同的規(guī)則。
在高引腳數(shù)排針或其他具有長引腳線的連接器上，當某些信號與接地引腳距離較遠時，它們將成為 EMI 源。同樣，這些信號可以更容易地接收串擾，尤其是當您使用帶狀電纜或其他扁平電纜時。下面的示例使用 14 針連接器，該連接器在某些 IO 之間具有接地交錯。通過在引腳組之間放置 GND，GND 將提供對噪聲的屏蔽并幫助阻止 EMI。如果需要，此示例可與長連接器一起使用。對于板對板連接，您絕對可以移除一些 GND 引腳，并且從噪聲的角度來看，您仍然應該沒問題，因為距離很短。
在低電流下與大多數(shù)低速總線兼容的示例引腳排列。
高頻/高速
對于高速/高頻信號，類似于上述引腳排列的東西仍然可以，但您通常使用差分對。在這種情況下，最好提供成對的接地引腳以防止差分對之間的串擾。在任何情況下，更多的接地引腳都是您的朋友，因為它們提供更多的屏蔽并有助于最大限度地減少可能出現(xiàn)的任何阻抗不匹配。對于高頻，例如在 GHz 范圍內(nèi)，您將不再（或至少不應該）使用簡單的排針。同軸 (U.FL) 連接器將是 RF 信號的最佳選擇，而其他信號和電源可以通過它們自己的連接器路由。
選擇連接器
如果您需要找到能夠滿足您所需電流、頻率/帶寬、特定信號標準或以上所有要求的連接器，市場上有很多連接器可供選擇。確保檢查數(shù)據(jù)表中的重要規(guī)格；如果您不確定應該使用哪種連接器，請訪問連接器制造商的網(wǎng)站；他們將按應用（高電流、射頻/微波等）標記他們的產(chǎn)品，以便您可以縮小范圍以找到適合您設計的最佳組件。
最后但并非最不重要的一點是，在為組件安排連接器引腳分配時，請注意任何護罩和引腳 1！您會驚訝于自定義引腳在兩個帶罩連接器之間反轉(zhuǎn)的頻率如此之高，并且無法在成品板上糾正它；您將不得不重新構建電纜。這是可能有助于將連接器放在您面前以確保您正確定義連接器引腳排列的事情之一。