保持信号完整性（SI）并防止连接器损坏高速信号需要仔细关注设计细节，如阻抗匹配、最小化反射、减少串扰以及确保正确端接。这始于定义特定的信号速度和带宽要求，并选择最佳的连接器。
高速信号的定义相对于应用而言，并且随着时间的推移，在许多情况下它正在不断增加。例如，在当今的数字电子应用中，高速信号被定义为≥10 Gbps。在某些应用中，分界线正朝着 100 Gbps 或更高的方向发展。
什么是最适合高速的连接器？
最佳高速连接器的识别取决于应用因素，如工作环境、所需带宽、安装要求等。许多连接器设计用于满足特定的行业标准。一些标准连接器包括（ 图 1）：
光纤传输提供最高速度，通常>1 皮比特每秒，并且具有很强的抗电磁干扰（EMI）能力。众多选项中的两个例子包括用于高密度网络的高速 LC 连接器和高带宽数据中心安装的 MPO 连接器。
背板优先考虑低插入损耗和高信号完整性（SI）。例如 Amphenol 的 Paladin HD 和 EXAMAX2、TE Connectivity 的 IMPACT、MULTIGIG RT 以及 Samtec 的 ExaMAX。
中继连接器是专为高密度、高性能应用中堆叠并行 PCB 设计的板对板专用互连。一些选项包括 Samtec 的 SEARAY™、Molex 的 HD Mezz 和 TE Connectivity 的 Mezalok。
射频/同轴连接器有多种行业标准，如 SMA、SMPM 和 BNC，专为毫米波系统和射频测试优化。
高速信号连接器的选择、集成和系统测试重点在于优化信号完整性。最佳信号完整性对于维持数据质量和时序至关重要。高速信号的关键信号完整性指标包括眼图指标（高度、宽度、抖动）、S 参数（也称为散射参数）如插入损耗和回波损耗，以及阻抗控制。
例如，将连接器的差分阻抗（通常为100 Ω或85 Ω）与系统匹配有助于最小化插入损耗和串扰，并确保足够的带宽。连接器的差分阻抗测量的是一对由等幅、反相信号驱动的连接器引脚/接触点传输的高速电信号的损伤程度。
对于 USB、HDMI 和 PCIe 等高速系统，优化是防止信号反射的关键，通过匹配 PCB 走线的阻抗来实现。匹配的精确度可以有一定的灵活性。
PCIe 示例
差分阻抗只是需要考虑的一个因素。 图 2 是一个差分通道的时域反射计（TDR）图。它绘制了信号在 PCB 之间使用匹配连接器和一条 12 英寸电缆传输时随时间变化的阻抗，展示了不同通道阻抗（85 Ω、92.5 Ω和 100 Ω）如何影响 PCIe 5.0 参考系统内的信号完整性。
这项测试使用 12 皮秒的信号上升时间，测试设置包括 2 英寸的 PCB 部分和 12 英寸的电缆，以及一个 93 Ω的配合连接器。显示了三种不同的总信道阻抗：85 Ω（红线）、92.5 Ω（绿线）和 100 Ω（蓝线）。
该图显示了在不同信道点阻抗匹配和信号反射的影响。电缆阻抗的选择取决于特定设计的优先事项。例如，如果插入损耗是最重要的考虑因素，那么93 Ω或100 Ω的电缆可能是最佳选择。
关注性能
设计师使用眼图来可视化高速互连的性能。眼图展示了如何通过模拟或测量从 S 参数得到的信道脉冲响应，来模拟或测量码间干扰（ISI）、抖动和噪声对高速信号的失真。所得眼图显示了插入损耗（垂直闭合眼图）和抖动（水平闭合眼图）的累积效应。
眼图常见的用途包括验证信号质量和确认标准合规性。S 参数，如用于插入损耗的 S21 和用于回波损耗的 S11，用于描述信道的频率响应。可以使用采样示波器或高带宽实时数字示波器来测量和分析眼图。设计仿真工具可以通过逆快速傅里叶变换（IFFT）将 S 参数转换为时域，以确定数字脉冲的失真情况（ 图 3）。
