选择板对板连接器的完全指南

任何曾经打开过旧式台式电脑并拔下带状电缆的人都对朴实无华的针脚接头不陌生。这种连接器是一种简单但有效的方式，用于以堆叠方式连接两个板。事实上，它非常受欢迎，以至于被用来为像Arduino和Raspberry Pi这样的流行平台构建附加屏蔽板，这两者都在制造空间之外取得了成功。在最近与一位客户的接触中，我惊讶地发现他们堆叠了多个Raspberry Pi板来运行一些关键设备，这显示了在这类模块化系统中板对板连接器的重要性。

尽管针脚接头很简单，但这并不意味着它们没有用处。然而，它们并不是唯一的选项，对于高速/高频系统或高电压/高功率系统，有许多板对板连接器选项。这些连接器被应用于从军事设备到医疗设备等多样化的系统中。如果你在下一个硬件平台采取模块化设计方法，并且需要轻松连接多个板，可以考虑使用板对板连接器而不是电缆。市场上有许多性价比高的选项，可以在各种系统中确保信号完整性和坚固的设计。

板对板连接器的多种类型

板对板连接器有多种形状和尺寸，为多板PCB系统提供模块化感觉。有许多常见的板连接器类型，不同的供应商有自己的产品线，通常归入以下几类：

• 针脚接头：大多数设计师都熟悉1排或2排针脚接头排列，间距为1毫米。这种样式有变体，包括堆叠针脚接头。针脚接头可以有罩壳并且有键（甚至多键），以保证连接板时引脚对应正确。

• 中继连接器：这种类型的板对板连接器将两个平行的印刷电路板以堆叠配置连接起来。有许多中继连接器样式。注意，针脚接头可以用作中继连接器。

• 边缘卡连接器：这种样式的连接器最常见的用途是在RAM条和COMs/SoMs中。实际上，它可以用于沿板边缘的任何板对板连接，无论是使用自定义或标准化的引脚排列。

• 背板连接器：这种类型的连接器因其需要适应高数据速率和非常坚固的结构而值得单独分类。

• 标准化连接器：一些连接器可能被开发用于满足非常具体的行业标准，超出了用于加卡的边缘连接器样式。定义特定连接器样式的标准组织包括VITA（用于背板）、PCI-SIG（PCIe卡）、IEEE（例如，1386标准用于中继）、JTAG、PC/104（方柱针脚接头）等。

还有许多其他连接器不属于上述任何一类。下面的图片展示了一些属于这些类别的典型产品的示例。

上图仅展示了市场上所有不同板对板连接器的一小部分。显然，这些连接器有许多不同的变体，包括不同的针/焊盘数量、键/罩式样、安装方式（SMD与通孔）以及规格。当您在供应商的网站上浏览或通过零件搜索引擎筛选时，供应商会有几种不同的方式对其产品进行分类。

电气应用

在这些不同类型的板对板连接器中，它们可能被归类为加固型、高速型、高频型、高电流/高功率型或其他一些指定类型。这主要是市场语言，因为没有统一的定义来界定什么是高速连接器、高功率连接器等。一个重要的例外是背板连接器，它们在ANSI/VITA标准中有严格的定义，不同的样式与不同的介质（铜、光纤或同轴电缆）配对。另一种高度标准化的连接器样式是IEEE 1386机械连接器。

加固应用

就像许多其他组件一样，供应商会针对特定行业的特定应用推出其产品。因此，您会看到一些可能高度加固的板对板连接器样式，它们使用硬塑料防护罩，因为它们针对的是汽车、航空航天、工业系统或电力产品等领域。一般来说，您通常可以找到标准连接器的加固版本，其引脚布局、安装方式和间距与其不加固的变体相同。

选择板对板连接器

现在我们可以考虑在选择板对板连接器时需要考虑的一些要点。首先，让我们看一些规格，然后我们可以考虑不同连接器样式的优点。

板对板连接器规格

板对板连接器有一些电气规格需要考虑，这些规格不仅仅是连接器样式：

• 间距和针脚数：除非您是针对特定应用进行设计，或者您需要高速/高频或高电流，否则您可能会从所需的连接器的间距/针脚数开始考虑。对于低功率和低速信号，几乎所有连接器都可以处理您的功率需求，同时确保信号完整性。

• 功率处理：这通常按每个针脚在特定电压下的电流来报价。大多数连接器可以在典型应用电压下处理几安培的电流。确保检查电压，因为通过电缆供电和数据传输是常见的；您会希望确保您的功率不超过电压等级。

• 管理标准：任何关于连接器的行业标准都可以管理外形尺寸（上面讨论了一些示例），或者它们可以涵盖测试和应用规范。确保检查这些以确保您的连接器样式符合要求。

• 环境等级：规格包括在湿度循环、暴露于气体以及高温下测试时的功率变化。这让您对连接器可用以确保可靠性的地方有一个好的了解。

• 数据速率/频率限制：对于高速数据通道，您会看到供应商通过广泛测试确定的推荐数据速率限制。数据速率限制只是一个建议，您可能能够在您的系统中超过这些限制。如果您计划违反数据速率/频率规范，请确保彻底测试您的系统。

• 机械规格：高质量的板对板连接器数据表可能包括一些关于机械冲击、振动、拉力或其他规格的数据，这些数据帮助设计师了解其坚固性。注意，这些可能被列为旨在符合某些行业标准的测试结果。

• 外形尺寸：一些板对板连接器（如边缘连接器）可能相当笨重。其他连接器专门设计为低调，例如Hirose的BM20系列低调架空连接器。注意在您的系统中观察外形尺寸和外壳要求。

前一节中显示的各种样式可能是一个限制因素，因为您可能需要与现有系统接口，所以您没有自由选择任何连接器。在许多情况下，考虑从一些电气或机械约束开始，然后选择您需要的外形尺寸或连接器样式以满足您的外形/外壳要求。

如果您确实有自由选择连接器样式和外形尺寸，那么每种类型的连接器都有一些应该考虑的优势。

一些板对板连接器样式的优势

市场上有如此多样的板对板连接器，不可能提供每种类型的连接器之间的完整比较。然而，了解不同连接器样式的一些基本点可以揭示它们在不同系统中的优势或劣势。

边缘连接器

边缘连接器使用滑动触点来进行电连接，这些触点在反复连接后最终可能会磨损。磨损可能发生在卡片侧或接收器侧。如果电路板需要反复连接和移除，选择其他类型可能是更好的选择，因为许多这样的连接器会有更长的接触寿命。

全罩式或同轴式

一些连接器采用同轴式设计，能够实现高功率传输，提供屏蔽，并且对射频系统有优势（见下文）。全罩式连接器非常适合高功率应用，并且在不过分增大电路板尺寸的情况下，可以承受更高的电流。这比针脚排针（pin header）更好，后者的电流额定值可能低至1A，且在高速/射频数据方面没有实际用途。

低调水平连接器样式

您的连接器方向可能允许电路板平行放置，但电路板可能需要水平而不是垂直移除。例如，上面显示的Hirose连接器需要垂直移除，但有些边缘连接器和中继连接器允许在保持非常低调的同时进行水平插入/移除。在需要访问加卡的低调应用中，这可能非常宝贵。

针脚排针块

如果您不担心高电流、高隔离或高精度的信号完整性，可堆叠的针脚排针是为您的系统增加多级模块化的绝佳方式。可以选择可堆叠的针脚排针块，这允许在总线上放置多个卡片，或允许并行向多个电路板提供电力。如果您需要在每个模块处访问数据，请确保整个针脚排针堆的引脚布局相匹配。

那么高速和高频呢？

在达到Gbps/GHz级别的高速/高频时，信号完整性成为选择板对板连接器时需要考虑的重要点。在数据表中或从制造商的支持页面查找以下一些指标：

• 阻抗：具有同轴拓扑的射频连接器将具有指定的阻抗，因为它们需要与特定的系统阻抗接口。阻抗规格有效直至声明的带宽，这可能是-3 dB频率。

• S参数数据：如果您想要对连接器进行任何类型的仿真，那么您将需要S参数数据。这对于像PAM4、SerDes通道或新的高速信号标准（PCIe、GDDR6等）这样的技术来说非常重要，因为这些仿真是系统验证的重要部分。

• 针对针隔离：射频板对板连接器可能会完全屏蔽所有引脚，这并不总是其他连接器样式的情况。这些连接器将具有高隔离性和低引脚数。它们也往往更加笨重。一些这样的板对板连接器将有可用的电缆连接器变体。

当您需要通过多个供应商筛选并找到特定类型的板对板连接器时，使用Octopart中的高级搜索和过滤功能。Octopart中的电子搜索引擎功能可以帮助您根据行业、技术规格、信号标准以及许多其他过滤器来选择连接器，以满足您的需求。您还可以访问分销商定价数据、零件库存、零件规格和CAD数据，而且这一切都在用户友好的界面中免费提供。查看我们的连接器页面以找到您需要的组件。

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