應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)的帶濾波連接器
集成的連接器模塊在LAN應(yīng)用中扮演著接口和電路保護(hù)的角色。
現(xiàn)今的高速系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的連接器正在被ICM(集成的連接器模塊)所取代,這種器件包括了標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45連接器和分立的變換器。除了為本地網(wǎng)絡(luò)提供電接口,這類濾波連接器還提供了網(wǎng)絡(luò)電纜與所在設(shè)備間獨立的屏障,以抑制傳導(dǎo)EMI和輻射EMI,這些功能是無濾波連接器不具備的。
雖然ICM看起來和RJ-45連接器一樣,但一些特性使得ICM與眾不同。為了確保ICM能達(dá)到所在設(shè)備的特定要求,設(shè)計工程師在設(shè)計階段應(yīng)和ICM供應(yīng)商共同研究。
集成分立變換器的連接器被用于當(dāng)今的高速系統(tǒng)
在選擇ICM時應(yīng)注意的問題包括被傳送的數(shù)據(jù)的速率和類型、連接方式,以及應(yīng)用的環(huán)境。同時要考慮的因素還有電的指標(biāo)、耐久性(durability rating)、RJ-45的材料和機(jī)械規(guī)格。
ICM的考慮因素
由于ICM也是數(shù)據(jù)傳遞的一部分,有幾個電參數(shù)需要說明。這些參數(shù)決定了ICM對信號質(zhì)量的影響,包括插入損耗、回波損耗、共膜抑制和串?dāng)_。
速率是選擇ICM時的首要考慮因素。當(dāng)數(shù)據(jù)的傳輸速率——10Base-T、100Base-Tx還是1000Base-T——確定了,工程師要決定ICM是否需要有PoE能力。如果部件的說明上沒有明確指出,就很可能不提供PoE。
連接器在什么溫度條件下應(yīng)用?是否需要ICM在更寬的溫度范圍工作呢?確認(rèn)核心材料能否承受低溫環(huán)境是非常重要的。當(dāng)溫度為-40~0℃,電感值就會下降,可能將不兼容IEEE。因此,需要魯棒性好的磁性材料。
RJ-45的耐久性由插入力、撥出力和插入保持(plug-in-jack retention)等決定,這需要檢查在屏蔽、連接處和外殼使用的材料。
插口的數(shù)量
一旦上述問題確定了,設(shè)計者就要計算出需要多少個插口。標(biāo)準(zhǔn)ICM的配置為單口到最多16個口。
多個口的應(yīng)用時,插口可以安排在單排,或是兩排疊放,還可以包含一個或兩個USB連接器。
插口的類型
當(dāng)插口的數(shù)量和配置的類型確定了,下一步要決定“tab up”還是“tab down”,以及端接是表面貼型還是通孔焊接型。
另一個需要明確的是選擇每個插口上信號器的個數(shù),例如LED信號燈的個數(shù)。LED有單色、雙色和多色幾種,可以表示速率、電源通電和PoE使能等信息,每個插口最多可以有兩個LED。
機(jī)械規(guī)格
關(guān)于機(jī)械規(guī)格,工程師應(yīng)該考慮到需要什么尺寸、什么配置、多少引腳。引腳排列是往往被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的,其實各個制造商之間有很大區(qū)別,如表1所示。
表1 連接器在LAN市場的應(yīng)用
臺式PC
臺式PC使用1×1平臺和1個帶過濾的RJ-45連接器,還可能帶有兩個USB,筆記本電腦則需要矮版(11.30mm)的部件。無論是10/100Base-Tx還是1000Base-T,速率決定了連接器平臺的類型。
橋接設(shè)備
交換機(jī)和路由器等橋接設(shè)備一般需要2×n的平臺。可以采用2×4(8插口)、2×6(12插口)或2×8(16插口)任意組合,由最合適的插口數(shù)量確定。
SOHO應(yīng)用
在SOHO應(yīng)用中,1×2、1×4、1×6或1×8等1×n平臺最為常用。正如前面講的,由系統(tǒng)所需的插口數(shù)量來確定平臺的組合。
然而,要考慮EMI和數(shù)據(jù)完整性時,不是所有濾波連接器都具有相同的魯棒性。為了避免這個問題,PCB的設(shè)計有時需要磁性材料提供商的參與以進(jìn)行系統(tǒng)級的評估。
另外,若選擇非標(biāo)準(zhǔn)的2×n引腳排列,可能會需要重新設(shè)計,拖延上市時間??傊?,要認(rèn)識到主要的標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的需要。
服務(wù)器
服務(wù)器的機(jī)架式、塔式和刀片式解決方案主要采用高速1U或2U平臺。試圖滿足EMI標(biāo)準(zhǔn)時,為機(jī)架式服務(wù)器選擇G比特模塊是具有挑戰(zhàn)性的。
有文檔/打印數(shù)據(jù)共享等多種功能的高性能、節(jié)省空間的服務(wù)器需要1×n平臺。如果系統(tǒng)在-40~0℃的環(huán)境中使用,則需要工作溫度范圍更寬的ICM。
寬帶
對于電纜和xDSL等寬帶產(chǎn)品,低成本、高容量的1×1、1×2濾波連接器最適合。大量的應(yīng)用仍然需要10/100Base-Tx,通常使用1×1閉鎖平臺。
使用集成模塊的優(yōu)勢愈加明顯,它與分立解決方案的價格差距在縮小,而且能夠間接的節(jié)約成本,例如節(jié)省PCB的空間、將單個元件的數(shù)量最小化,以及提高產(chǎn)量。雖然有用戶定制的部件,但定制的優(yōu)勢和標(biāo)準(zhǔn)件成本及時間優(yōu)勢無法相提并論。
游戲產(chǎn)業(yè)應(yīng)用
在游戲產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用中,往往使用和寬帶應(yīng)用相同的低成本1×1 10/100 Base-Tx。當(dāng)然,在某些應(yīng)用中也需要較高的速率,這時可以使用的1000Base-T的ICM。
無線應(yīng)用
在基站和接入點等無線應(yīng)用中,需要帶有1個PoE標(biāo)準(zhǔn)兼容插口的1×n平臺。一些PoE兼容的磁性元件可以在極端溫度條件下工作,適合工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用。
現(xiàn)在有很多無線接入點有5個以太網(wǎng)插口。由于市場上5插口的標(biāo)準(zhǔn)平臺不多,最佳的解決方案是使用一個1×4和一個1×1的ICM。
NIC
網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)需要的速率是10/100Base-Tx或1000Base-T。后來的一些解決方案使用了PCI Express卡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的NIC。
更快的速率意味著很可能會有更大的噪聲。在這種情況下,最佳方案是選用一個有很好的共模衰減的濾波連接器。