專利名稱：一種信號互連器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種信號互連器。
背景技術(shù)：
隨著電子、電氣和通信技術(shù)的高速發(fā)展，集成度越來越高，產(chǎn)品越來越小型化、迷 你化，因此，一個(gè)完整系統(tǒng)的體積將會是越來越小，功能越來越多。這將涉及到很多關(guān)鍵技 術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，比如各個(gè)子系統(tǒng)的兼容性、信號如何順利互連拓展、結(jié)構(gòu)上合理布局、系 統(tǒng)之間協(xié)同工作等等；其中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)就是信號之間的互連拓展。如今的電子電器、通信類產(chǎn)品功能越來越強(qiáng)大，一般很難在一個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)或一個(gè) 獨(dú)立模塊中實(shí)現(xiàn)人們所需要的各種不同功能，而是需要各個(gè)子系統(tǒng)或子模塊之間互相組 合、協(xié)同工作來完成，而這些子系統(tǒng)或子模塊一般都是在印制電路板(Printed Circuit Board,PCB)上來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)使用各式各樣的拓展互連器(比如歐式連接器、插槽插孔、金手 指等)來完成信號的拓展互連。然而各種信號不能僅僅是簡單的邏輯上的電連接，必須考 慮信號的無縫隙互連、兼容性、完整性等因素，否則設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品性能是有缺陷的，甚至 功能都是不能正常實(shí)現(xiàn)的。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)提供的采用歐式連接器的產(chǎn)品的連接器針腳結(jié)構(gòu)示意圖。此 針腳的信號定義方式為電源與地信號11設(shè)置在一起，ISA總線信號12 (即圖中的“信號” 區(qū)域)設(shè)置在一起。但是大家知道，ISA總線信號12中包括有時(shí)鐘信號，而圖1的針腳信 號定義方式?jīng)]有考慮這種時(shí)鐘信號的回路問題，從而導(dǎo)致回路面積很大，繼而導(dǎo)致輻射發(fā) 射不達(dá)標(biāo)。因?yàn)闀r(shí)鐘信號必定有回路，如果不能給信號人為設(shè)計(jì)一個(gè)低阻抗、最小面積的回 路，那么信號將會自己去選擇一個(gè)低阻抗的回路，而這個(gè)回路也一定不會是在離此信號 的較近地方，甚至有可能是從機(jī)箱金屬外殼上返回，這樣就造成了回路面積特別大；且還 會有部分能量散射到其他路徑上，特別是當(dāng)多個(gè)信號有這樣的回路時(shí)，它們的能量就會 疊加，互相串?dāng)_，會導(dǎo)致相當(dāng)大的輻射發(fā)射，嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致某些信號完整性(Signal Integrity, Si)，從而影響正常的功能。另外，現(xiàn)有技術(shù)中僅僅將數(shù)字信號與模擬信號進(jìn)行了分區(qū)設(shè)置，然而不同性質(zhì)、不 同類型的信號之間并沒有進(jìn)行合理的分區(qū)，即高速信號、低速信號、時(shí)鐘信號、敏感信號之 間沒有分區(qū)設(shè)置，它們之間的交叉混合會增大耦合，導(dǎo)致不同信號之間的串?dāng)_或干擾問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種信號互連器，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中信號回路面 積大、回路阻抗大、信號在拓展互連器上的針腳定義和布局不合理導(dǎo)致信號互相串?dāng)_、信號 不完整、不兼容的問題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種信號互連器，所述信號互連器包括第一地針腳 單元以及一個(gè)或多個(gè)用于傳輸時(shí)鐘信號的時(shí)鐘信號針腳；所述第一地針腳單元包括一個(gè)或多個(gè)第一地針腳，至少有一個(gè)第一地針腳與一個(gè)時(shí)鐘信號針腳相鄰設(shè)置，與所述時(shí)鐘信 號針腳相鄰設(shè)置的第一地針腳控制所述時(shí)鐘信號針腳的傳輸阻抗，減小時(shí)鐘信號的回路面 積。更進(jìn)一步地，所述信號互連器還包括多個(gè)用于傳輸高速信號的高速信號針腳以 及第二地針腳單元；所述第二地針腳單元包括多個(gè)第二地針腳，至多兩個(gè)高速信號針腳與 一個(gè)第二地針腳相鄰設(shè)置，與所述高速信號針腳相鄰設(shè)置的第二地針腳控制所述高速信號 針腳的傳輸阻抗，減小高速信號的回路面積。更進(jìn)一步地，不同的兩個(gè)高速信號針腳之間設(shè)置有一個(gè)第二地針腳。更進(jìn)一步地，所述信號互連器還包括多個(gè)用于傳輸?shù)退傩盘柕牡退傩盘栣樐_以 及第三地針腳單元；所述第三地針腳單元包括多個(gè)第三地針腳，一個(gè)第三地針腳與N個(gè)低 速信號針腳中的任意一個(gè)低速信號針腳相鄰設(shè)置，與所述低速信號針腳相鄰設(shè)置的第三地 針腳控制所述低速信號針腳的傳輸阻抗，減小低速信號的回路面積；所述N為小于或等于 20的自然數(shù)。更進(jìn)一步地，時(shí)鐘信號區(qū)域通過第一地針腳或第二地針腳與高速信號區(qū)域隔離， 高速信號區(qū)域通過第二地針腳或第三地針腳與低速信號區(qū)域隔離，低速信號區(qū)域通過第三 地針腳或者第一地針腳與所述時(shí)鐘信號區(qū)域隔離；所述時(shí)鐘信號區(qū)域?yàn)樵O(shè)置有一個(gè)或多個(gè) 時(shí)鐘信號針腳的區(qū)域；所述高速信號區(qū)域?yàn)樵O(shè)置有多個(gè)高速信號針腳的區(qū)域；所述低速信 號區(qū)域?yàn)樵O(shè)置有多個(gè)低速信號針腳的區(qū)域。更進(jìn)一步地，所述時(shí)鐘信號為基頻不低于5MHz的電信號。更進(jìn)一步地，所述高速信號為上升時(shí)間不低于5ns的電信號或工作頻率不低于 5MHz的電信號。本發(fā)明提供的信號互連器通過在時(shí)鐘信號針腳的相鄰位置設(shè)置有地針腳，從而控 制時(shí)鐘信號的有效傳輸，使得時(shí)鐘信號有一個(gè)低阻抗的回路，并減小了回路面積，避免了信 號互相串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)了信號的無縫連接和信號完整性、兼容性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的采用歐式連接器的產(chǎn)品的連接器針腳結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的采用歐式連接器的產(chǎn)品的連接器針腳結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的信號互連器通過在時(shí)鐘信號針腳的相鄰位置設(shè)置有地針腳， 從而控制時(shí)鐘信號針腳的傳輸阻抗，使得時(shí)鐘信號有一個(gè)低阻抗的回路，減小了回路面積， 避免了信號互相串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)了信號的無縫連接和信號完整性。本發(fā)明實(shí)施例提供的信號互連器應(yīng)用于板卡之間的拓展互連，該信號互連器的針 腳定義全面的考慮了信號的無縫隙互連、信號兼容性和信號完整性；其中，信號兼容性是指 在一個(gè)完整的電路中或一個(gè)PCB上，所有的信號之間不互相產(chǎn)生干擾，或不會因?yàn)楫a(chǎn)生的干擾而對正常的功能產(chǎn)生影響；信號完整性是指信號在信號線上的質(zhì)量，主要包括信號的 過沖和阻尼振蕩現(xiàn)象。在本發(fā)明實(shí)施例中，信號互連器包括第一地針腳單元以及一個(gè)或多個(gè)用于傳輸 時(shí)鐘信號的時(shí)鐘信號針腳；其中第一地針腳單元包括一個(gè)或多個(gè)第一地針腳，至少有一個(gè) 第一地針腳與一個(gè)時(shí)鐘信號針腳相鄰設(shè)置，控制時(shí)鐘信號針腳的傳輸阻抗，減小時(shí)鐘信號 的回路面積；使得時(shí)鐘信號有一個(gè)低阻抗的、最小面積的回路。在本發(fā)明實(shí)施例中，信號互連器還包括多個(gè)用于傳輸高速信號的高速信號針腳 以及第二地針腳單元；第二地針腳單元包括多個(gè)第二地針腳，至多兩個(gè)高速信號針腳與一 個(gè)第二地針腳相鄰設(shè)置，與高速信號針腳相鄰設(shè)置的第二地針腳控制高速信號針腳的傳輸 阻抗，減小高速信號的回路面積；使得高速信號有一個(gè)低阻抗的、較小面積的回路。在本發(fā)明實(shí)施例中，信號互連器還包括多個(gè)用于傳輸?shù)退傩盘柕牡退傩盘栣樐_ 以及第三地針腳單元；第三地針腳單元包括多個(gè)第三地針腳，一個(gè)第三地針腳與N個(gè)低速 信號針腳中的任意一個(gè)低速信號針腳相鄰設(shè)置，與低速信號針腳相鄰設(shè)置的第三地針腳控 制所述低速信號針腳的傳輸阻抗，減小低速信號的回路面積；給低速信號提供一個(gè)有效的 回路；同時(shí)也給低速信號提供了更加有效的參考點(diǎn)；N為小于或等于20的自然數(shù)。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，不同電位的兩個(gè)電源信號可以通過地針腳進(jìn)行隔離， 以避免電源信號互相串?dāng)_的問題。在本發(fā)明實(shí)施例中，對于高頻信號、高速信號，影響其阻抗的因素很多，基于地平 面的阻抗相對于其它平面的阻抗而言是最低的，所以選地針腳以達(dá)到低阻抗的要求。對于 高頻信號、高速信號，其回路是沿著阻抗最低的路徑流動，并緊挨著信號線成束狀，集中在 信號線下方，且信號源與負(fù)載的物理距離達(dá)到最小，此時(shí)的信號回路面積就認(rèn)為達(dá)到最小。 作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，時(shí)鐘信號是指基頻不低于5MHz的電信號；高速信號是指上升時(shí) 間不低于5ns的電信號或工作頻率不低于5MHz的電信號。由于在板卡上，地平面相對于電源平面而言，地平面的阻抗要小而且連續(xù)性也要 好，所以選擇地平面作為信號回路，這就需要在信號互連器上合理的定義地針腳。同時(shí)，如 果一個(gè)信號從源端到負(fù)載端之后，其返回路徑較大，那么輻射發(fā)射能量就必定會較強(qiáng)，而且 也很容易受到其他信號的串?dāng)_、干擾。而返回路徑的原理是對于低速信號，其回路為電阻 最低的路徑，而且面電流分布較寬，而對于高速信號，其回路是沿阻抗最低的路徑流動，且 緊挨著信號線成束狀，集中在信號線下方，并存在趨膚效應(yīng)；因此如果一個(gè)信號沒有設(shè)定一 個(gè)低阻抗的返回路徑，那么它必定會選擇一個(gè)相對低的路徑返回，而這樣的返回路徑往往 是無法預(yù)測和控制的，從而必定會導(dǎo)致回路面積的增大。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過在時(shí)鐘信 號針腳或高速信號針腳的相鄰位置設(shè)置有地針腳，合理設(shè)計(jì)了信號回路，減小了信號回路 面積，保證了信號較低的回路阻抗及阻抗連續(xù)性。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的采用歐式連接器的產(chǎn)品的連接器針腳結(jié)構(gòu)示意 圖，從圖中可以看到，地信號22對不同的電源信號21進(jìn)行了隔離，特別是ISA總線信號中 的時(shí)鐘信號相鄰針腳上，通過選用低阻抗的地針腳作為信號的回流路徑，在ISA信號中間 合理的布局了一些地信號，并靠近速率相對高的信號區(qū)域放置，特別是對于時(shí)鐘信號，單獨(dú) 定義一個(gè)地信號與其相鄰，大大減小了回路面積；并且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用本發(fā)明實(shí)施例提 供的信號互連器均能達(dá)到輻射B級4dB余量(PEAK值)，符合輻射標(biāo)準(zhǔn)，滿足要求。與圖1
5所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的信號互連器解決了信號回路面積大、回路阻抗 大導(dǎo)致信號互相串?dāng)_、信號不完整的問題。在本發(fā)明實(shí)施例中，時(shí)鐘信號區(qū)域通過第一地針腳或第二地針腳與高速信號區(qū)域 隔離，高速信號區(qū)域通過第二地針腳或第三地針腳與低速信號區(qū)域隔離，低速信號區(qū)域通 過第三地針腳或者第一地針腳與所述時(shí)鐘信號區(qū)域隔離；時(shí)鐘信號區(qū)域?yàn)樵O(shè)置有一個(gè)或多 個(gè)時(shí)鐘信號針腳的區(qū)域；高速信號區(qū)域?yàn)樵O(shè)置有多個(gè)高速信號針腳的區(qū)域；低速信號區(qū)域 為設(shè)置有多個(gè)低速信號針腳的區(qū)域。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字信號的速率、頻率越來越高，而且模擬信號也很容易 受到數(shù)字信號的干擾，PCB的空間又是比較有限的，所以如果沒有按照要求設(shè)計(jì)，產(chǎn)生干擾 的幾率和干擾的能量將是很大的，甚至有時(shí)會影響到產(chǎn)品的正常功能。例如一種緊湊的 周邊元件擴(kuò)展接口 (Compact PeripheralComponent Interconnect, CPCI)產(chǎn)口口口因?yàn)椤]有 合理的區(qū)分開不同性質(zhì)的信號，導(dǎo)致了該CPCI產(chǎn)品的功能受到明顯的影響，其原因是串 行高級連接(SerialAdvanced Technology Attachment, SATA)信號針腳與低壓差分(Low VoltageDifferential Signaling, LVDS)時(shí)鐘信號的針腳相鄰，結(jié)果導(dǎo)致SATA信號受到很 大干擾，出現(xiàn)無法進(jìn)入系統(tǒng)的現(xiàn)象；通過改進(jìn)，將高速信號SATA信號和低壓差分時(shí)鐘信號 用地針腳隔離開，解決了上述串?dāng)_的問題。因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，通過分區(qū)設(shè)置不同類 型的信號，將高速信號、低速信號、時(shí)鐘信號、敏感信號等分開，并采用地針腳進(jìn)行隔離，解 決了不同信號之間互相串?dāng)_、耦合等問題。在本發(fā)明實(shí)施例中，信號互連器的針腳一般選用短、細(xì)、疏密適度、較穩(wěn)固接觸 的結(jié)構(gòu)；且有金屬外殼的互連器要保證公頭的互連器與母頭的互連器的金屬外殼有電氣 連接；這樣減小了互連器的物理阻抗，減小了互連器產(chǎn)生的空間輻射和信號之間的耦合， 減小了信號阻抗的突變性，從而保證了連接處電氣連接的可靠性。例如，擴(kuò)展的嵌入式 (Embedded Technology Extended,ETX)連接器的針腳就比較短而細(xì)，而且在IOOmA的直流 下電阻為45πιΩ，這是一個(gè)比較好的連接器，但是有一個(gè)缺點(diǎn)就是不穩(wěn)固；再例如CPCI連接 器，其長短就有考慮信號完整性，粗細(xì)也有具體的規(guī)定，而且考慮了用金屬外殼進(jìn)行屏蔽， 連接性也比較穩(wěn)固、可靠；其他一些產(chǎn)品所使用的連接器針腳非常粗、長，而且比較密集，而 在本發(fā)明中，可以通過人為選擇一些針腳比較合適的信號互連器，從而解決了由于互連器 的針腳過長、過大、過粗或過密導(dǎo)致阻抗突變而不匹配的問題。本發(fā)明實(shí)施例提供的信號互連器通過在時(shí)鐘信號針腳的相鄰位置設(shè)置有地針腳， 從而控制時(shí)鐘信號的有效傳輸，使得時(shí)鐘信號有一個(gè)低阻抗的回路，并減小了回路面積，避 免了信號互相串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)了信號的無縫連接和信號完整性；同時(shí)將不同類型、不同性質(zhì)的信 號進(jìn)行合理的分區(qū)設(shè)置，從而避免了不同信號之間會產(chǎn)生干擾、信號兼容性差等問題。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種信號互連器，其特征在于，所述信號互連器包括第一地針腳單元以及一個(gè)或多個(gè)用于傳輸時(shí)鐘信號的時(shí)鐘信號針腳；所述第一地針腳單元包括一個(gè)或多個(gè)第一地針腳，至少有一個(gè)第一地針腳與一個(gè)時(shí)鐘信號針腳相鄰設(shè)置，與所述時(shí)鐘信號針腳相鄰設(shè)置的第一地針腳控制所述時(shí)鐘信號針腳的傳輸阻抗，減小時(shí)鐘信號的回路面積。
2.如權(quán)利要求1所述的信號互連器，其特征在于，所述信號互連器還包括多個(gè)用于傳輸高速信號的高速信號針腳以及第二地針腳單元；所述第二地針腳單元包括多個(gè)第二地針腳，至多兩個(gè)高速信號針腳與一個(gè)第二地針 腳相鄰設(shè)置，與所述高速信號針腳相鄰設(shè)置的第二地針腳控制所述高速信號針腳的傳輸阻 抗，減小高速信號的回路面積。
3.如權(quán)利要求2所述的信號互連器，其特征在于，不同的兩個(gè)高速信號針腳之間設(shè)置 有一個(gè)第二地針腳。
4.如權(quán)利要求2所述的信號互連器，其特征在于，所述信號互連器還包括多個(gè)用于傳 輸?shù)退傩盘柕牡退傩盘栣樐_以及第三地針腳單元；所述第三地針腳單元包括多個(gè)第三地針腳，一個(gè)第三地針腳與N個(gè)低速信號針腳中的 任意一個(gè)低速信號針腳相鄰設(shè)置，與所述低速信號針腳相鄰設(shè)置的第三地針腳控制所述低 速信號針腳的傳輸阻抗，減小低速信號的回路面積；所述N為小于或等于20的自然數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的信號互連器，其特征在于，時(shí)鐘信號區(qū)域通過第一地針腳或第 二地針腳與高速信號區(qū)域隔離，高速信號區(qū)域通過第二地針腳或第三地針腳與低速信號區(qū) 域隔離，低速信號區(qū)域通過第三地針腳或者第一地針腳與所述時(shí)鐘信號區(qū)域隔離；所述時(shí)鐘信號區(qū)域?yàn)樵O(shè)置有一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號針腳的區(qū)域；所述高速信號區(qū)域?yàn)樵O(shè) 置有多個(gè)高速信號針腳的區(qū)域；所述低速信號區(qū)域?yàn)樵O(shè)置有多個(gè)低速信號針腳的區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的信號互連器，其特征在于，所述時(shí)鐘信號為基頻不低于5MHz的 電信號。
7.如權(quán)利要求2所述的信號互連器，其特征在于，所述高速信號為上升時(shí)間不低于5ns 的電信號或工作頻率不低于5MHz的電信號。
全文摘要
本發(fā)明適用于信號傳輸領(lǐng)域，提供了一種信號互連器；信號互連器包括第一地針腳單元以及一個(gè)或多個(gè)用于傳輸時(shí)鐘信號的時(shí)鐘信號針腳，所述第一地針腳單元包括一個(gè)或多個(gè)第一地針腳，至少有一個(gè)第一地針腳與一個(gè)時(shí)鐘信號針腳相鄰設(shè)置，與所述時(shí)鐘信號針腳相鄰設(shè)置的第一地針腳控制所述時(shí)鐘信號針腳的傳輸阻抗，減小時(shí)鐘信號的回路面積。本發(fā)明提供的信號互連器通過在時(shí)鐘信號針腳的相鄰位置設(shè)置有地針腳，從而控制時(shí)鐘信號的有效傳輸，使得時(shí)鐘信號有一個(gè)低阻抗的回路，并減小了回路面積，避免了信號互相串?dāng)_，實(shí)現(xiàn)了信號的無縫連接和信號完整性、兼容性。
文檔編號H01R13/646GK101938068SQ20091018905
公開日2011年1月5日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者余燦強(qiáng), 彭修春, 戴仁林 申請人:深圳市研祥通訊終端技術(shù)有限公司