[ CONEXIÓN ]
Conectores métricos de alto rendimiento con tres filas adicionales de contactos de señal
Consideraciones y principales elementos


Por J.A. Villa Cajaraville, Ing. Técnico de Telecomunicaciones por la UPC
Manfred Schock, responsable de marketing de ERNI

Para aplicaciones de alta comunicación de datos y telecomunicaciones, los conectores métricos no sólo son a menudo la elección preferida, sino la única, debido a su alta densidad de contactos y a sus soberbias propiedades eléctricas. Estos conectores están siendo utilizados para un creciente número de aplicaciones, como por ejemplo el CompactPCI. A causa de las crecientes demandas para disponer de más contactos, está ahora disponible una solución impresionante con 250 pines en un conector de 50 mm de longitud.


Figura 1

Varios fabricantes de conectores tienen disponibles conectores métricos con paso 2,00 y 2,50 mm, ofreciendo una densidad de contactos mayor. Los conectores métricos, como la serie ERmet de paso 2,00 mm, de acuerdo con el IEC61076-4-101 estándar, están diseñados con tecnología press-fit para la conexión a las placas de circuito impreso.
Una característica importante de la serie ERmet es su paso de 2,00 mm, que asegura no sólo la distancia de 2,00 mm, entre pines y filas en un conector, sino también entre los pines del conector adyacente. Las distintas distancias de los módulos ERmet también aportan un máximo grado de flexibilidad.
Los cables coaxiales, líneas de fibra óptica e hilos (AWG 17-7 para un máximo de 40A) también pueden ser conectados con contactos de acuerdo al DIN41612. Los conectores métricos también pueden ser codificados en color con codificadores en el bloque multifuncional del módulo conector, de forma manual o con alicates. Además de las altas densidades de contacto, los conectores métricos también ofrecen unas destacadas propiedades de HF y EMC (Figura 1), haciéndolos ideales para los siguientes tipos de aplicaciones:

  • Las que requieren altas velocidades de datos (como las aplicaciones ATM).
  • Los sistemas bus con longitudes de palabra de 32 bits o más.
  • Las que requieren tiempos de subida de la señal <1 ns, a través de la utilización de placas de apantallamiento.
  • Soluciones transfer apantalladas basadas en el IEEE P 1101.11.

Mientras todos los conectores métricos ofrecen excelentes características de HF y propiedades EMC, hay diferencias considerables entre las series de 2,00 mm y 2,5 mm, debido a su diseño, como en la parte de contacto y aislante. El diseño de los contactos machos o hembras y el apantallamiento ofrecen también características de RF.

Buenas características de RF para alta densidad de señales
En laboratorios especiales, equipados, por ejemplo, con reflectómetros de dominio en el tiempo (TDRs) se miden los parámetros relativos a RF como la impedancia, el tiempo de propagación de la señal, desviaciones, reflexión, diafonía... Los resultados de las pruebas se han integrado dentro del diseño del conector.

Cada vez se utiliza más la simulación SPICE, como con los componentes analógicos y digitales, en los conectores modernos desde que para los sistemas electrónicos se requieren altas densidades de señales con cada vez velocidades más altas.

Los módulos de simulación han de ser creados para los conectores, así como para evitar dificultades durante la fase de diseño. ERNI tiene disponible modelos SPICE, por ejemplo, para sus conectores ERmet y SMC.
Como se mencionó antes, el diseño del conector y del contacto tiene una gran influencia en el comportamiento de la señal a altas frecuencias de reloj y altas velocidades de datos. Se ha desarrollado para la serie de conectores métricos ERmet, un contacto hembra con doble diseño de contacto para asegurar una fuerza de contacto constante y baja resistencia de contacto.

la forma geométrica del contacto asegura un tiempo de propagación de la señal prácticamente constante en las filas individuales de contactos. Esto es particularmente importante para los actuales sistemas de alta velocidad. El esquema de la sección (figura2) ilustra la disposición de contactos hembra para buenas características de RF y bajas diferencias en la propagación del tiempo entre las filas individuales. Las filas externas de los contactos están diseñadas para el apantallamiento y la masa.

Otra ventaja importante de los conectores ERmet en términos de sus propiedades eléctricas es que los conectores macho pueden ir equipados con longitudes de contacto diferentes. Esto permite crear niveles de uniones diferentes. Esto es particularmente importante para el "hot-insertion" (inserción de tarjetas cuando el sistema está operativo) y el "hot-swapping" (cambio de tarjetas cuando el sistema está operativo). Esta característica está incluida en la nueva versión del estándar CompactPCI, para lo cual, están especificados los conectores de paso 2,00 mm, de acuerdo al IEC 61076-4-101.

Esto asegura una inserción sana y la eliminación de los ensamblajes de las placas de circuitos impresos durante el funcionamiento. Por ejemplo, para conexión a masa, se utilizan los contactos más largos. En el caso de los conectores macho ERmet con 3 niveles de contacto, se utilizan los contactos más largos para establecer contacto con la placa de apantallamiento del conector hembra (longitud limpia mínima de 2,5 mm que asegura un contacto sano).

¿Porqué "hot-swapping"?
Las Compañías de Telecomunicaciones requieren que sus equipos estén funcionales un 99,999% del tiempo. Este objetivo estricto de fiabilidad representa una media de tiempo del equipo no operativo de menos de un segundo por día. Si una tarjeta base de un backplane falla, el operario normalmente apaga el sistema para reemplazar la tarjeta que falla. Únicamente este procedimiento representa más de un año de tiempo malgastado cuando se está consiguiendo el requerimiento del 99,999%. Es mejor tener algún mecanismo que permita al operario reemplazar la tarjeta mientras el sistema continúa funcionando. Esta capacidad de inserción cuando el sistema está funcionando es el llamado "hot swapping".

Disposición seudocoaxial para espacio limitado
ERNI ha expandido ahora su serie de conectores métricos con paso 2,00 mm con una nueva familia de contactos, especialmente para backplanes, así como para placas madres y de inserción. Los nuevos conectores de 10 filas ERmet están diseñados con 200 pines de señal y 50 pines de conexión a masa (un total de 250 pines) en un conector compacto de longitud de 50 mm, utilizando tecnología press-fit.
Esto permite la creación de un espacio reducido de configuraciones seudocoaxiales múltiples llenando completamente la demanda de sistemas modernos complejos para el funcionamiento a altas velocidades de datos. Con estas configuraciones seudocoaxiales, los contactos a masa están dispuestos alrededor de los contactos de señal. Esto hace posible crear un diseño seudocoaxial utilizando contactos que de otra manera serían usados para la conexión a masa.

La serie ERmet de 10 filas está disponible tanto en conector hembra como macho. El conector hembra está diseñado con el mismo diseño de contacto utilizado en los conectores ERmet de 7 filas de acuerdo con el estándar IEC 61076-4-1091. El material de contacto es de bronce-estañado.
Este principio especial de diseño asegura muy buenas características de RF, así como bajo ruido, impedancia controlada, tiempos de retardo cortos, mínimas desviaciones y alta fiabilidad.
Se utilizan 8 filas de la nueva gama de conectores para contactos de señal y las 2 filas externas de contactos para apantallamiento.
El apantallamiento integrado ofrece significativas ventajas para obtener conectores de paso 2,00 mm de acuerdo con el estándar IEC 61076-4-101. Mientras cada fabricante ofrece una carcasa de apantallamiento diferente, es importante que sea sujetado de forma segura para evitar conexiones falsas.

En el caso de conectores ERmet hembras, el extremo de la placa de la carcasa de apantallamiento no está localizada en el área de inserción. Para sujetar con seguridad la carcasa de apantallamiento se dispone de un profundo paso en el aislante y unos ganchos en la carcasa de apantallamiento (figura 3). Este principio de diseño previene a la placa de apantallamiento de ser torcida o deteriorada cuando se inserta el conector macho.

Entre 33 y 75 pines más para señal
Los nuevos conectores cumplen las especificaciones del cada vez más popular estándar IEC 61076-4-101 (5 filas de contactos de señal y dos filas de contactos de apantallamiento), el cual está siendo utilizado como un esbozo estándar en un proyecto de 48B bajo el nº IEC. La nueva generación tiene 3 filas adicionales de contactos de señal en comparación a la forma de diseño de 7 filas y, por tanto, ofrece 3 de 33 a 75 filas más por señal, dependiendo del módulo.

Los nuevos conectores están diseñados con 8 filas de señal de pin (25 pines por fila) alineados por 2 filas de pines de apantallamiento. Tres nuevos modelos están ahora disponibles en la Serie 10 de ERmet:

  • Tipo D:equipado con 220 pines (176 contactos de señal y 44 contactos de apantallamiento a masa) dispuestos en una carcasa de 50 mm con un bloque multifuncional integrado para codificación y propósitos de ajuste o para reajuste con un pin adicional para protección ESD o como contacto de alta potencia.
  • Tipo E:equipado con 250 pines (200 contactos de señal) dispuestos en una carcasa de 50 mm.
  • Tipo F:Todos los conectores de paso 2,00 mm están diseñados con tecnología sin soldadura PRESS-FIT y ofrecen ventajas de procedimiento y calidad reconocidos. Todos los conectores macho y hembra, tanto rectos como acodados, están fabricados a través de ensamblaje press-fit con una zona press-fit elástica con la forma de un ojo de aguja.

Los contactos coaxiales, los contactos de alta potencia y la placa de apantallamiento del conector hembra han sido fabricados para ser insertados en la placa con press-fit. Se pueden crear conexiones gracias a su zona press-fit elástica, hermético al gas, prueba de corrosión y mecánicamente estables, contra choques y vibraciones.
Una serie modular de útiles para press están también disponibles para los componentes modulares de este sistema de conexionado. El conector macho de 10 filas está diseñado con los mismos probados y garantizados pines press-fit, como los modelos previos. Los contactos de fósforo-bronce son 0,4x0,5 mm en longitud y la carcasa de PBT (30% fibra de vidrio) es compatible con casi todos los tipos de 15 contactos disponibles.

Estos conectores métricos de paso 2,00 mm, que también incluyen el CompactPCI y el VME64 extendido, son las soluciones preferidas para telecomunicaciones y aplicaciones de trabajo en red, tales como equipos de conmutación, telefonía por ordenador, modems, ordenadores de alta velocidad, controladores de máquinas, sistemas de imagen médica y otros tipos de equipos electrónicos y de instrumentación que requieren altas especificaciones eléctricas y alta densidad de contacto.

La recientemente introducida generación de conectores métricos con 10 filas de señales de contactos (250 pines) en un conector de 50 mm diseñado con tecnología press-fit continúa para servir la creciente demanda de alta densidad de contactos.

ermet 10 filas, en un vistazo
Los nuevos conectores de paso 2,00 mm de 10 filas ERmet están diseñados para la nueva generación de interconexiones de placa a backplane y ofrece las siguientes características:

  • Sistema de conexionado métrico modular de paso 2,00 mm para tarjetas de inserción y backplanes.
  • Expansión del modular estándar IEC 61076-4-101.
  • Compatible con 61076-4-101R (esbozo estándar).
  • Tiempo de subida de la señal de sólo 150 ps.
  • Gracias a las altas densidades de contactos permite crear diversas estructuras seudocoaxiales.
  • 3 niveles de contactos para aplicaciones "hot-swapping" (cambio de placas cuando el sistema está operativo).
  • 3 versiones de conectores macho y hembras de paso 2,00 mm.
  • 15 contactos estándar para virtualmente cualquier requerimiento de carga de pin.
  • Pines adicionales en el bloque multifuncional pueden ser usados tanto como contactos de potencia (hasta 12A), protección ESD o precentaje.
  • Misma fiabilidad que el ensamblaje press-fit, manual o automático, que en los conectores ERmet previos.
  • Diseño fiable y seguro de la carcasa de apantallamiento.
  • El mismo garantizado y probado diseño de contacto hembra que en los conectores ERmet previos para una trayectoria uniforme de señal.
  • Amplia gama de opciones estándar para cada aplicación.
  • La codificación PBT protege las placas de circuito impreso de desuniones.
  • Nuevos e irrompibles codificadores en 10 colores estándar.
  • Disponibles series completas de útiles "press" y prensas.
  • Ideal, por ejemplo, para diversas aplicaciones: Telecomunicaciones, tecnología médica y aviónica cuando se requieren altas velocidades y alto rendimiento.

Figura 3


Ermec
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Figura 2


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