Разъемы MULTIGIG RT: соединение основной платы и модуля расширения в особых условиях

Серия межплатных соединителей MULTIGIG RT производства компании TE Connectivity призвана обеспечить надежным и гибко конфигурируемым соединением основную и периферийные платы в высокопроизводительных вычислительных системах аэрокосмических и военных приложений, в оборудовании, предназначенном для жестких условий эксплуатации. Соединители соответствуют спецификациям VITA 41 и VITA 46, обеспечивая скорости цифровых потоков до 10 Гбит/с.
2370
В избранное

TE ConnectivityКонструктивы для размещения электронного оборудования по типу Евромеханики или аналогичные давно уже стали стандартным решением. Удобство размещения, меньшие затраты на проектирование, универсальность способствуют применению таких конструктивов в новых разработках. Современные вычислительные системы характеризуются высокой производительностью и требуют соответствующих каналов связи. Для таких каналов пригодятся соединители семейства Multigig RT производства TE Connectivity.

Если рассматривать поток данных в виде последовательностей прямоугольных импульсов, – а подавляющее большинство систем передачи данных и все микропроцессорные системы в идеале работают с прямоугольными сигналами, – то следует иметь в виду, что для максимально точного воспроизведения формы сигнала на приемной стороне канал связи должен обеспечивать полосу пропускания гораздо шире основной частоты следования импульсов. Важными требованиями также являются равномерность амплитудно- и фазочастотных характеристик системы (линии) передачи. Современные высокопроизводительные интерфейсы передачи данных для встраиваемых систем имеют рабочие частоты, давно перешагнувшие гигагерцевый порог, и требуют тщательно спроектированных элементов схемы. В немалой степени это относится и к межплатным соединителям. В противном случае информация будет периодически передаваться с ошибками, что снизит пропускную способность.

При проектировании высокопроизводительных соединителей уже давно используются печатные проводники. Линии передачи, сформированные печатным способом, имеют следующие преимущества:

  • вносят меньше искажений в передаваемый сигнал;
  • излучают меньше электромагнитных помех;
  • при грамотном проектировании обладают более слабой взаимной связью.

Идеальной линией передачи принято считать линию, в которой сигнал распространяется сколь угодно долго с постоянной скоростью, без искажений и ослаблений. Выражаясь более формально, линию передачи можно считать идеальной, если:

  • длина линии может задаваться от нуля до бесконечности;
  • сигналы распространяются в ней без искажений;
  • при передаче в ней не возникает потерь.

На практике, конечно же, идеальных линий не существует. Но применением тщательно подобранных материалов можно свести паразитные явления к минимуму.

Основными параметрами, влияющими на качество работы соединителей в схемах с высокоскоростной передачей цифровых сигналов, являются:

  • взаимная индуктивность;
  • последовательная индуктивность;
  • паразитная емкость.

Взаимная индуктивность является причиной возникновения перекрестных помех. Собственная последовательная индуктивность вызывает снижение скорости распространения сигнала и возникновение электромагнитных помех. Паразитная емкость также снижает скорость распространения сигнала.

Использование соединителей в многоотводных шинах обуславливает более жесткие требования к их параметрам по сравнению со схемой, когда соединитель устанавливается в разрыв линии. В процессе распространения по шине сигналы при прохождении каждого ответвления испытывают искажения, основной вклад в образование которых вносят паразитные емкости. Принято считать, что соединители в многоотводных шинах должны обладать наименьшей возможной емкостью, пусть даже и ценой повышенной паразитной индуктивности. Монтаж соединителя опрессовкой позволяет снизить паразитную емкость присоединения по сравнению с поверхностным монтажом.

Стандарты VITA 41 и VITA 46

Шина VMEbus или VME (VersaModule Eurocard bus) изначально разрабатывалась для микропроцессоров производства компании Motorola (семейство 68000), но позже получила широкое развитие и применение в ряде других архитектур и систем. Шина была стандартизирована Международной электротехнической комиссией (МЭК) как IEEE 1014-1987. Последняя, действующая на текущий момент спецификация носит название VMEbus Rev.C1. Данная спецификация описывает параллельную шину для конструктива «Евромеханика» размеров 3U, 6U, 9U.

Время не стоит на месте, вычислительные мощности встраиваемых систем растут, соответственно, растут и требования к линиям передачи в части производительности. Это привело к появлению новых высокоскоростных интерфейсов: RapidIO/LP-Serial, PCI Express (PCI-E), HyperTransport, Infiniband.

Наряду с появлением новых интерфейсов было решено внести изменения в спецификацию шины VME с целью повышения ее производительности для работы с микропроцессорами новых поколений, применяемых в одноплатных компьютерах. Международная ассоциация по торговле продукцией с шиной VME (VITA) выпустила стандарт VITA 41 (также известный как VXS). Целью стандарта являлось обеспечение повышения производительности передачи данных при одновременном соответствии требованиям обратной совместимости. Немаловажным моментом явилось и то, что современные встраиваемые системы с ростом производительности стали более требовательными к потребляемой мощности.

Стандарты VITA 41.0-41.5 направлены на развитие технологий последовательной связи с коммутацией пакетов (VXS). Спецификации стандарта VXS декларируют принципы административного управления системой, задают возможность «горячей» замены модулей, а также установки на шину дополнительных модулей с монтажом на задней стороне секции. Стандарт VITA 41.0 является базовым и определяет физические особенности расширения, позволяющие обеспечить повышенные скорости передачи данных по линиям связи последовательного типа в системах, использующих VME. Остальными стандартами описываются реализации протоколов уровня InfiniBand, RapidIO, Gigabit Ethernet и PCIe. Иными словами, предметом стандартов VITA 41 являются мультигигабитные коммутируемые последовательные соединения.

Требования стандартов VITA 46 указывают на необходимость обеспечения скорости передачи данных до 6,25 Гбит/с и замены соединителей в системах VME на более высокочастотные. Такие системы предназначены для сбора и обработки больших объемов информации, графики и видеоданных повышенного разрешения. Система, соответствующая стандарту VITA 46, позволяет реализовать эти требования и обеспечивает совместимость с существующими системами VME форматов 3U и 6U с применением разъемов нового типа.

Для систем военного и аэрокосмического назначения с целью применения спецификации VITA 46 при одновременном сохранении совместимости с уже существующими аппаратными системами была разработана архитектура VPX. В ней принят новый семирядный высокочастотный соединитель MultiGig RT2, который обеспечивает скорости передачи данных до 6,25 Гбит/с, контролируемый импеданс и минимальные взаимные наводки (менее 3%).

Разъемы семейства MULTIGIG RT

Разъемы серии MULTIGIG RT предназначены для соединения между периферийными и несущими платами в высокопроизводительных вычислительных системах, магистральные соединительные шины которых соответствуют требованиям стандартов VITA 41 VXS и VITA 46 VPX. В основе соединения — печатные проводники. Особенностью соединителей является гибкая структура внутренних частей соединений. Контактные модули могут реализовывать передачу цифровых сигналов разных типов, а также питание периферийных модулей. Помимо типовых исполнений, подложки с печатными проводниками соединений могут быть разработаны и произведены индивидуально с целью обеспечения специфических требований заказчика, например, таких как тип сигнала, волновое сопротивление, задержка распространения сигнала, уровень перекрестных помех.

Разъемные соединения состоят из двух частей: штекерной (розетка) и гнездовой части. Штекерная часть монтируется на основной плате и состоит из ряда гребенок по 7 рядов контактов на ряд. Гнездовая часть отличается практически идеальной изоляцией между контактными гребенками и устанавливается на дополнительной плате. Внешний вид розетки и вилки показан на рисунке 1.

Рис. 1. Розетка на 144 контакта (а) и вилка MULTIGIG RT (б)

Рис. 1. Розетка на 144 контакта (а) и вилка MULTIGIG RT (б)

В серии разъемов MULTIGIG RT предусмотрена система механических направляющих ключей, позволяющих производить точное сочленение частей разъема. Элементы показаны на рисунке 2. Монтаж выводов соединителей производится методом опрессовки.

Рис. 2. Направляющие элементы MULTIGIG RT

Рис. 2. Направляющие элементы MULTIGIG RT

Основные параметры семейства данных разъемов приведены в таблице 1.

Область применения – авиационная и военная техника, вычислители, медицина, промышленная автоматика и системы управления.

Особенности серии MULTIGIG RT:

  • соответствие спецификациям VITA 41 VXS и VITA 46 VPX;
  • способность работать в жестких условиях эксплуатации благодаря высочайшему уровню виброустойчивости;
  • безвыводное соединение с несущей платой;
  • гибкость системы сигнальных контактов;
  • гибкость системы контактов питания;
  • диапазон рабочих температур -55…105°С.

Таблица 1. Основные характеристики соединителей семейства MULTIGIG RT

Наименование MULTIGIG RT1 MULTIGIG RT2 MULTIGIG RT3
Пропускная способность, Гбит/с 3,125 6,5 10
Плотность размещения сигнальных линий, сигнал/″ 113 114 85 113 114 63 85
Размер слота для установки плат расширения, ″ 0,8 1,0 0,8 1,0 1,2 0,8 1,0

Особенности конструкции

Для обеспечения возможности реализации соединителей любого типа в семействе MULTIGIG RT предусмотрены модули нескольких типов:

  • торцевые: левый и правый, полно- и полуразмерные;
  • центральные;
  • автономные.

По конструкции модули основной платы имеют прямое исполнение, модули платы расширения – угловое. Также предусматриваются механические направляющие, которые с одной стороны обеспечивают надежное совмещение частей соединителя, с другой – защиту от электростатических разрядов. Модули могут использоваться для создания системных межплатных соединителей любой конфигурации. Варианты исполнений модулей представлены в таблице 2.

Таблица 2. Варианты исполнений модулей MULTIGIG RT

Спецификация изделия Тип соединителя Положение соединителя Способ монтажа Артикул
Vita 41/46 На основной плате Центральный модуль Прямой – опрессовка 1410140-1
Vita 41/46 На основной плате Правый модуль Прямой – опрессовка 1410142-1
Vita 46 На основной плате Левый модуль (1/2 ширины) Прямой – опрессовка 1410186-1
Vita 41 На плате расширения Левый модуль Угловой – опрессовка 1410138-1
Vita 41 На плате расширения Правый модуль Угловой – опрессовка 1410139-1
Vita 46 На плате расширения Центральный модуль (для симметричных сигналов) Угловой – опрессовка 1410187-3
Vita 46 На плате расширения Центральный модуль (для несимметричных сигналов) Угловой – опрессовка 1410190-3
Vita 46 На плате расширения Левый модуль (1/2 ширины) Угловой – опрессовка 1410189-3
Vita 46 Аксессуар Направляющий паз Угловой 1-1469492-1
Vita 46 Аксессуар Направляющий паз Угловой 1-1469492-3
Vita 46 Аксессуар Крепежный винт 1410946-1
Vita 46 На плате расширения Правый модуль Угловой – опрессовка 1410188-3
Vita 46 Аксессуар Направляющий штырь (паз) Угловой 1-1469492-9
Vita 46 Аксессуар Направляющий штырь Прямой 1-1469491-2

Разъемы, предназначенные для установки на несущей плате, показаны на рисунке 3. Отличие автономного модуля – в том, что он не содержит механических элементов, за счет которых сцепляются между собой остальные модули, поэтому он может устанавливаться на некотором расстоянии от модулей других типов.

Рис. 3. Основные модули для несущей платы

Рис. 3. Основные модули для несущей платы

Модули для установки на периферийную плату показаны на рисунке 4.

Рис. 4. Основные модули на периферийную плату

Рис. 4. Основные модули на периферийную плату

Поскольку контактные модули основаны на печатных платах, то, в принципе, можно реализовать различные варианты комбинаций линий связи разного типа – симметричные, несимметричные, комбинированные. Варианты топологии печатных линий связи показаны на рисунке 5.

Рис. 5. Возможные варианты контактных вставок

Рис. 5. Возможные варианты контактных вставок

Сигнальные подложки могут отличаться между собой типом сигнальной линии – дифференциальной с волновым сопротивлением 100 Ом, небалансной с волновым сопротивлением 50 Ом или питающим. В особых случаях компания TE Connectivity предлагает разработать уникальные сигнальные подложки согласно спецификации заказчика.

Контакты сигнальных модулей выполняются из фосфористой бронзы, покрытой никелем. Контактные поверхности соединения покрываются золотом поверх никеля, контакты соединения с печатной платой выполняются оловом или оловом со свинцом.

Контактные поверхности всех выводов покрыты защитным слоем для обеспечения малого и стабильного переходного сопротивления в течение всего времени жизни системы.

Контакты модулей питания выполнены из фосфористой бронзы, поверхность контакта покрыта золотом поверх напыления никелем. Контактная поверхность вывода ACTION PIN покрыта оловом или оловом со свинцом поверх никеля.

Для модулей питания предусмотрены три уровня очередности соединения. Это означает, что при «горячем» сочленении последовательно во времени могут соединяться до трех групп контактов, обеспечивая необходимую очередность подачи питания.

Корректное выравнивание частей разъема гарантирует, что при сочленении контакты разъема не будут повреждены и будет обеспечено надежное соединение. Для модулей питания допускается смещение при соединении до 2 мм и отклонение по углу до 2°.

Разъемы семейства MULTIGIG RT должны устанавливаться на стеклотекстолиты типа FR-4. Обе части разъема устойчиво монтируются на плате толщиной минимум 1,4 мм.

В спецификации [1] приведены требования к печатным платам для установки сигнальных модулей, в спецификации [2] – к модулям питания.

Общим требованием для всех модулей семейства является минимальное усилие, необходимое при сочленении обеих частей, что может быть обеспечено при соблюдении требований для посадочных мест, точности сверловки и обработки металлизированных отверстий платы. Требования к контактным площадкам приведены в указанных выше спецификациях.

Заключение

Серия межплатных соединителей MULTIGIG RT производства компании TE Connectivity призвана обеспечить надежным и гибко конфигурируемым соединением основную и периферийные платы в высокопроизводительных вычислительных системах аэрокосмических и военных приложений, в оборудовании, предназначенном для жестких условий эксплуатации. Соединители соответствуют спецификациям VITA 41 и VITA 46, обеспечивая скорости цифровых потоков до 10 Гбит/с.

Производитель: Te Connectivity
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
1410187-3
1410187-3
Te Connectivity
Арт.: 292902 ИНФО PDF
Доступно: 20 шт.
Выбрать
условия
поставки
High Speed Backplane Connectors, Number of Rows: 7;Guide Location: Center;Number of Columns: 16;Number of Positions: 112;Contact Current Rating (Max): 1A;Card…
1410187-3 от 9854,73
20 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
1410189-3
1410189-3
Te Connectivity
Арт.: 555030 ИНФО PDF
Доступно: 46 шт. от: 4520 руб.
High Speed Backplane Connectors, Number of Rows: 7;Guide Location: Left;Number of Columns: 8;Number of Positions: 56;Contact Current Rating (Max): 1A;Card Slo…
1410189-3 от 4520,00 от 2 шт. 4070,00 от 4 шт. 3770,00 от 10 шт. 3580,00
45 шт.
(на складе)
1 шт.
(под заказ)
1-1469492-9
1-1469492-9
Te Connectivity
Арт.: 674840 ИНФО PDF
Доступно: 224 шт. от: 906 руб.
Backplane Guide Hardware, Plating Material: Silver;Number of Keys: 0;Housing Material: Zinc Alloy;VITA 66.1: No;VITA 46: Yes;VITA 41: No;Mounting Angle…
1-1469492-9 от 906,00 от 5 шт. 777,00 от 10 шт. 699,00 от 22 шт. 647,00 от 56 шт. 615,00
224 шт.
(на складе)
1410186-1
1410186-1
Te Connectivity
Арт.: 859047 ИНФО PDF
Доступно: 147 шт. от: 1380 руб.
High Speed Backplane Connectors, Number of Rows: 9;Guide Location: Left;Number of Columns: 8;Number of Positions: 72;Contact Current Rating (Max): 1A;Card Slo…
1410186-1 от 1380,00 от 3 шт. 1180,00 от 7 шт. 1060,00 от 14 шт. 985,00 от 33 шт. 935,00
147 шт.
(на складе)
1-1469492-1
1-1469492-1
Te Connectivity
Арт.: 876104 ИНФО PDF
Доступно: 183 шт. от: 1090 руб.
Backplane Guide Hardware, Plating Material: Silver;Number of Keys: 1;Key Orientation 1: 0°;Housing Material: Zinc Alloy;VITA 46: Yes;VITA 66.1: No;VITA…
1-1469492-1 от 1090,00 от 4 шт. 932,00 от 9 шт. 839,00 от 18 шт. 777,00 от 47 шт. 738,00
177 шт.
(на складе)
6 шт.
(под заказ)
1-1469492-3
1-1469492-3
Te Connectivity
Арт.: 876106 PDF
Доступно: 97 шт.
Выбрать
условия
поставки
Backplane Guide Hardware, Plating Material: Silver;Number of Keys: 1;Key Orientation 1: 90°;Housing Material: Zinc Alloy;VITA 46: Yes;VITA 66.1: No;VIT…
1-1469492-3 от 2086,78
97 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
1-1469492-7
1-1469492-7
Te Connectivity
Арт.: 876107 ИНФО PDF
Доступно: 122 шт.
Выбрать
условия
поставки
Backplane Guide Hardware, Plating Material: Silver;Number of Keys: 1;Key Orientation 1: 270°;Housing Material: Zinc Alloy;VITA 46: Yes;VITA 66.1: No;VI…
1-1469492-7 от 1659,12
122 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
1410140-1
1410140-1
Te Connectivity
Арт.: 876108 ИНФО PDF
Доступно: 86 шт. от: 2360 руб.
High Speed Backplane Connectors, Number of Columns: 16;Number of Rows: 9;Guide Location: Center;Number of Positions: 144;Contact Current Rating (Max): 1A;Card…
1410140-1 от 2360,00 от 2 шт. 2020,00 от 4 шт. 1820,00 от 9 шт. 1680,00 от 22 шт. 1600,00
86 шт.
(на складе)
1-1469491-2
1-1469491-2
Te Connectivity
Арт.: 876112 ИНФО PDF
Доступно: 482 шт. от: 344 руб.
Backplane Guide Hardware, Plating Material: Silver;Pin Material: Zinc Alloy;VITA 66.1: No;VITA 46: Yes;VITA 41: No;Guide Hardware: Yes;For Use With: 9m…
1-1469491-2 от 344,00 от 12 шт. 295,00 от 26 шт. 265,00 от 56 шт. 246,00 от 147 шт. 233,00
413 шт.
(на складе)
69 шт.
(под заказ)
1410946-1
1410946-1
Te Connectivity
Арт.: 876115 ИНФО PDF
Доступно: 1083 шт. от: 165 руб.
PCB Connector Mounting, Length: 0.138in;Length: 3.5mm;Industry Standard Configuration: VITA 46;VITA 46: Yes;For Use With: VITA 46 3U & 6U 9mm Daughte…
1410946-1 от 165,00 от 25 шт. 141,00 от 54 шт. 127,00 от 117 шт. 118,00 от 306 шт. 112,00
606 шт.
(на складе)
477 шт.
(под заказ)
1410135-1
1410135-1
Te Connectivity
Арт.: 954157 PDF
Доступно: 65 шт.
Выбрать
условия
поставки
High Speed Backplane Connectors, Number of Rows: 9;Guide Location: Center;Number of Columns: 15;Number of Positions: 135;Contact Current Rating (Max): 1A;Card…
1410135-1 от 3067,25
65 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки
1410188-3
1410188-3
Te Connectivity
Арт.: 954160 PDF
Доступно: 22 шт. от: 10130 руб.
High Speed Backplane Connectors, Number of Rows: 7;Guide Location: Right;Number of Columns: 16;Number of Positions: 112;Contact Current Rating (Max): 1A;Card …
1410188-3 от 10130,00 от 2 шт. 9380,00 от 4 шт. 8910,00
22 шт.
(на складе)
1410190-3
1410190-3
Te Connectivity
Арт.: 954161 ИНФО PDF
Доступно: 22 шт. от: 8720 руб.
High Speed Backplane Connectors, Number of Rows: 7;Guide Location: Center;Number of Columns: 16;Number of Positions: 112;Contact Current Rating (Max): 1A;Card…
1410190-3 от 8720,00 от 2 шт. 8080,00 от 5 шт. 7670,00
13 шт.
(на складе)
9 шт.
(под заказ)
1-6609028-8
1-6609028-8
Te Connectivity
Арт.: 1410946 PDF
Доступно: 72 шт.
Выбрать
условия
поставки
Single Phase Filters, Voltage (Max): 250VAC;Leakage Current (Max) (250VAC, 50Hz): 0.7mA;Leakage Current (Max) (120VAC, 60Hz): 0.4mA;Current Rating:…
1-6609028-8 от 2800,78
72 шт.
(под заказ)
Выбрать
условия
поставки

Сравнение позиций

  • ()