超坚固连接器展示了技术的进步

最近一次搬家时,搬家工人要从我的机顶盒 (STB) 背面拆下了 HDMI 连接器。这些搬家“专家”没有意识到连接器是用螺丝固定的,他们拉了又拉,直到电缆和连接器最终松动。无论是他们不顾我的抗议,继续用力拉扯明显不能扯不开的东西,还是连接器经受了多大的折磨才最终让他们放弃,都令人印象深刻。

虽然无线技术在现代社会中发挥着至关重要的作用,但它在很大程度上仍然是一个有线世界。无线带宽不断增加,但在大多数情况下,还是无法与金属导体的带宽相媲美。而且,尽管无线连接在过去几年里有了显著改进,但有时在设置上会很棘手,在操作上也很不稳定。相比之下,电线坚固耐用、安装简单、可靠性极高。

有电线的地方就有连接器:这种元件不像无线芯片、单片机或高速存储设备那样引人注目,但它们也是采用先进的制造技术和材料制造的,发挥着同样重要的作用,而且价格必须具有竞争力。连接器是确保现代电子设备正常运转的无名英雄。

连接器的重要性与日俱增

当我平息对那些手忙脚乱的拆卸专家的恼怒之后,我开始思考连接器多年来是如何悄无声息地发展起来的。在我作为设计工程师的成长岁月里,连接器还是相对不复杂的设备。RS232 被认为是最先进的设备,USB 则被认为是最奇特的设备,而 HDMI 在连接器设计师的眼中甚至还不值一提。USB-A 连接器,像来自 SamtecUSBR-A-S-F-O-VU,经受住了时间的考验(图 1)。

图 1:像 USBR-A-S-F-O-VU 这样的古懂级 USB-A 连接器是一种相对简单的设备,近 30 年来一直发挥着良好的作用。(图片来源:Samtec)

连接器通常是设计中最后才选择的组件之一,几乎是事后才想到它,很少会对选择进行深入调查。然而,当设备出错时,我们首先要怪的就是连接器。将电缆拆下再接上,有时能修好出错的示波器,但压接错误和插针断裂的情况非常普遍,连接器通常会完全失效。但至少可以将其敲开,焊上一层锡就能就能完美修复。

如今则没那么简单了。现代 HDMI 和其他高速连接器必须跟上快速发展的通信标准,每次更新都要提供更多的插针、更细的间距、更高的信号完整性和更大的带宽。虽然消费者很难选择维修,但值得庆幸的是,他们并不需要维修,因为质量标准能确保即使是最简单的连接器,也能在最具挑战性的工作条件下、在多年的反复插拔中安然无恙。

连接器展现了先进的技术

Samtec 最近推出的一些产品很好地展示了连接器技术的进步。顾名思义,URSA I/O 超坚固电缆系统的目标针对就是高可靠性和高配接次数的超坚固型应用。例如,B1SDT-10-28-H-10.0-1 是一种电缆安装、20 针矩形插座到插座连接器。该连接器采用镀金铍铜触头,在交流 253 伏 (VAC) 电压下每个引脚的额定电流为 3.8 安培 (A)(图 2)。

图 2:Samtec 的 B1SDT-10-28-H-10.0-1 是一款针对超坚固型应用的矩形插座到插座连接器。(图片来源:Samtec)

该连接器系统的核心是 CC508-01-H-M URSA I/O 压接触头(图 3)。这是一个双曲面触头,提供四个连接点,可确保实现低而稳定的接触电阻、更低的插拔力、振动和冲击下一致的性能以及较高的配接次数。

图 3:Samtec 的双曲面触头提供四个连接点,可确保实现低而稳定的接触电阻。(图片来源:Samtec)

URSA 系列中的线对线和线对板解决方案以小巧的外形尺寸提供了可靠的连接,从而实现高了密度连接。电磁干扰 (EMI) 屏蔽有助于限制信号衰减,从而实现稳健的性能。这些连接器采用 1.00 毫米间距和节省空间的双排设计,专为包括 5G 网络、工业、医疗和广播在内的广泛应用而设计。它们足够坚固耐用,甚至可用于太空飞行。

P1PDT-10-28-H-10.0-B1 是面板安装型连接器。这种类型的连接器可实现高密度连接,在 1RU 面板(29 根电缆 x 50 个 I/O)中可连接多达 1,450 个 I/O(图 4)。

图 4:URSA 面板安装插座可实现高密度连接,在 1RU 面板上可连接多达 1,450 个 I/O。(图片来源:Samtec)

结语

连接器是信号路径致命弱点的时代已经一去不复返了。如今像 Samtec 这样的制造商生产的连接器均采用了先进的材料和机电技术,可确保在最具挑战性的条件下,甚至在恶劣的太空环境中,仍能保持性能稳定、运行可靠和信号完整。当然,用户要对机械有一点了解。万事万物都有其极限。

关于此作者

Image of Steven Keeping

Steven Keeping 是 DigiKey 的特约作者。他在英国伯恩茅斯大学获得应用物理学 HNC 学位,并在英国布莱顿大学获得工程(荣誉)学士学位,之后在 Eurotherm 和 BOC 开始了长达 7 年的电子制造工程师生涯。在过去的 20 年里,Steven 一直是一名科技记者、编辑和出版商。他于 2001 年搬到悉尼,这样就可以常年骑公路自行车和山地自行车,并担任《澳大利亚电子工程》的编辑。Steven 于 2006 年成为自由记者,他的专业领域包括射频、LED 和电源管理。

More posts by Steven Keeping
 TechForum

Have questions or comments? Continue the conversation on TechForum, Digi-Key's online community and technical resource.

Visit TechForum