الموصلات المستطيلة تنتقل من الميكانيكية إلى الكهربائية

في الماضي، كان اختيار الموصلات يقع بشكل رئيسي على عاتق المهندسين الميكانيكيين، إذ كانوا يحتاجون إلى مراعاة تصميم لوحة الدائرة الكهربائية أو النظام الفرعي بأكمله، وكان اختيار الموصلات يعتمد بشكل أكبر على اعتبارات الحجم والمساحة. عادةً ما يُراعي الأداء الكهربائي التيار المُصنّف للطرف فقط. يجب أن يُحدد التصميم عدد الأطراف المُستخدمة لنقل الإشارات، وحجم وشكل جسم الموصل، ومتانته، خاصةً في المشاريع العسكرية. في إلكترونيات الطيران أو الأنظمة المحمولة، يُعد حجم كل جهاز أمرًا بالغ الأهمية، وهو ما يُمثل تحديًا كبيرًا لاختيار الموصل.

لقد تغير تصميم الموصلات اليوم تمامًا. ويتطلب اختياره مهندسًا متخصصًا في تكامل الإشارات. يجب أن يلبي تصميم الموصل الجديد متطلبات الأداء الكهربائي، بدلاً من قياس معايير الأداء الكهربائي بعد اكتمال تصميم الموصل كما كان الحال في الماضي. يُعد الأداء الكهربائي بالغ الأهمية، خاصةً للإشارات عالية السرعة التي تزيد عن 10 جيجاهرتز. عند تصميم موصلات عالية الأداء، سواءً كانت موصلات لوحة خلفية باهظة الثمن أو موصلات قياسية شائعة لأجهزة الكمبيوتر، فإن أول ما يجب مراعاته هو متطلبات الأداء الكهربائي. كما انتقل اختيار الموصلات من مهندسي التغليف إلى مهندسي الكهرباء الذين يصممون الدوائر.

موصل عالي التحمل
تزيد المقابس الصناعية المستطيلة من سرعة نقل البيانات
عندما تزداد سرعة نقل البيانات، تتضح تأثيرات السعة والممانعة. ستتداخل الإشارة على أحد الطرفين مع الطرف المجاور، مما يؤثر على سلامة إشارته. بالإضافة إلى ذلك، تقلل السعة الأرضية من معاوقة الإشارات عالية السرعة وتضعف الإشارة. يتمتع معيار PCI التسلسلي الجديد PCI Express بسرعة نقل بيانات قصوى تبلغ 500 ميجابايت في كل اتجاه بسرعة 2.5 جيجابايت، مما يزيد بشكل كبير من سرعة الإشارة التي يمكن لموصل واحد إرسالها. في الماضي، كانت الإشارات عالية السرعة تُتحكم بها عادةً الكابلات المحورية والموصلات المحورية للتحكم في معاوقة مسار الإشارة. وقد تم اعتماد مفهوم مماثل في PCI Express، حيث يكون كل طرف من أطراف نقل الإشارة منفصلاً عن الآخر. يمكن لأزواج الإشارات التفاضلية تحقيق هذا الهدف بشكل جيد نظرًا لوجود دبابيس أرضية على جانب واحد من كل زوج إشارة تفاضلية لتقليل التداخل.

يُستخدم النقل عالي السرعة على نطاق واسع في موصلات اللوحة الخلفية، وتستخدم الموصلات التي تصل سرعتها إلى 10 جيجابت/ثانية تقنية تصميم متطورة للغاية. عادةً ما تكون الطبقة الأولى هي منطقة الدبوس المفتوحة لفصل أطراف التأريض المتجاورة. أما الطبقة التالية فهي درع التأريض المُركّب بين الصفوف. يتضمن تطبيق الطبقة العليا هيكلًا أرضيًا معدنيًا حول كل طرف إشارة (أو زوج إشارة تفاضلي، كما هو موضح في الشكل 1). يحقق هذا الدرع المعدني من النوع C أفضل مزيج من سرعة نقل البيانات وسلامة الإشارة، وهو موصل مثالي للتطبيقات عالية السرعة.