SMA 커넥터가 클록 신호를 전송할 수 있습니까? 실제 한계 및 사용 사례

예, SMA 커넥터는 클록 신호를 전송할 수 있으며 보드, 계측기 및 랙 패널 간에 클록을 이동하는 가장 일반적인 방법 중 하나입니다. 커넥터 자체가 결과를 제한하는 경우는 거의 없습니다. 이를 제한하는 것은 주변의 50Ω 환경, 즉 PCB 런치, 트레이스 기하학적 구조, 케이블, 리턴 경로 및 드라이버의 에지 속도입니다.

제어된 임피던스 경로 내에서 사용되는 표준 50Ω SMA 인터페이스는 수 메가헤르츠에서 최대 약 18GHz의 사용 가능한 대역폭까지 클럭 에지를 깔끔하게 전달합니다. 종료되지 않은 긴 스텁과 일치하지 않는 소스가 있는 임의 트레이스에 놓이면 동일한 커넥터가 아무리 잘 만들어졌더라도 링잉, 오버슈트 및 지터가 표시됩니다.

SMA 커넥터가 실제로 클럭 신호에 미치는 영향

SMA 커넥터는 올바르게 사용될 경우 투명한 50옴 전환이고, 그렇지 않을 경우 소형 안테나에 가까운 것입니다. 이는 필터, 버퍼 또는 드라이버가 아니며 가장자리를 재생성하지 않습니다. 그 역할은 임피던스를 일정하게 유지하고 반환 전류를 신호에 가깝게 유지하면서 동축 케이블의 신호를 보드로 또는 그 반대로 전달하는 것입니다.

세 가지 조건이 동시에 충족되어야 합니다.

• 소스에서 로드까지 일정한 50Ω 임피던스. SMA는 50옴 인터페이스입니다. 75옴 비디오 경로, 100옴 차동 쌍 또는 직렬 저항이 없는 CMOS 출력이 모두 출시 시 반영됩니다.
• 기본파뿐만 아니라 고조파까지 포괄하는 대역폭입니다. 에지가 1ns인 100MHz 클록은 1GHz를 훨씬 넘는 의미 있는 에너지를 전달합니다.
• 스텁 없이 기계적으로 깔끔하게 실행됩니다. 대형 패드, 사용되지 않은 비아 배럴 또는 긴 스퍼 끝에 있는 커넥터는 링잉으로 나타나는 인덕턴스와 커패시턴스를 추가합니다.

클럭 속도는 대역폭과 동일하지 않습니다

SMA 링크 작동 여부를 결정하는 숫자는 데이터시트에 인쇄된 클럭 주파수가 아니라 에지에서 요구하는 대역폭입니다. 1차 추정치는 대역폭 = 0.35를 10-90% 상승 시간으로 나눈 값입니다. 에지가 1ns인 100MHz 클록에는 대략 350MHz의 아날로그 대역폭이 필요합니다. 80ps 에지의 2.5GHz 클럭에는 약 4.4GHz가 필요합니다.

약 18GHz 미만에서는 커넥터가 해당 예산에 거의 기여하지 않습니다. 그 위에는 2.92mm 및 2.4mm와 같은 정밀 인터페이스가 대신하며 표준 SMA는 더 이상 작업에 적합한 부품이 아닙니다.

표준 SMA 인터페이스가 전기적으로 제공하는 것

표준 SMA는 50옴, 스레드, 준정밀 동축 인터페이스이며 기본 수치는 일반 시계 작업에 적합합니다. 알아야 할 가치가 있는 숫자는 다음과 같습니다.

• 임피던스: 공칭 50Ω, 짝을 이루는 쌍을 통해 일정하게 유지됩니다.
• 사용 가능한 대역폭: 표준 등급의 경우 DC ~ 18GHz, 정밀 등급은 26.5GHz 이상입니다.
• VSWR: 일반적으로 대역 전체에서 1.15~1.35, 대략 -23~-17dB 반사 손실입니다.
• 커플링: 1/4-36 UNS 스레드, 일반적으로 약 500회의 결합 주기 등급.
• 구조: PTFE 유전체, 금도금 중앙 접점, 스테인리스 또는 황동 본체.

SMA가 기반을 잃는 부분은 전기적 성능이 아니라 밀도와 블라인드 결합입니다.

병목 현상은 일반적으로 커넥터가 아닌 실행 단계에서 발생합니다.

SMA 인터페이스에서 발생하는 대부분의 클럭 문제는 실제로 동축 라인에서 PCB로의 전환으로 인해 발생합니다. 세 가지 결함이 클럭 라인에 계속해서 나타납니다. 커넥터 아래에서 정점을 이루고 다시 넓어지는 신호 트레이스로 인해 로컬 임피던스 범프가 생성됩니다. 신호 핀에서 너무 멀리 배치된 접지 비아로 인해 반환 전류가 순환하게 됩니다. 스루홀 중앙 핀은 보드 아래로 뻗어 있으며 몇 기가헤르츠에서 공명하는 짧은 스터브 역할을 합니다.

좋은 론치는 신호 핀의 1밀리미터 미만의 접지 반환을 유지하고, 패드 바로 아래에 접지면을 사용하며, 트레이스에서 커넥터까지 일관된 50Ω 설치 공간을 제공합니다.

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케이블 선택이 답을 바꿉니다

1미터의 일반 동축 케이블을 통해 공급되는 시계는 150mm의 반강성 동축 케이블을 통해 공급되는 시계와 다른 문제입니다. 케이블 손실은 주파수에 따라 증가하므로 눈에 띄는 저하 없이 10MHz 클록을 통과하는 어셈블리는 눈에 띄게 2.5GHz 클록의 가장자리를 둥글게 만들 수 있습니다.

유연한 케이블은 편리하지만 굽힘 시 손실과 위상 드리프트가 더 높습니다. 반강성 및 반연성 케이블은 형상을 유지하므로 임피던스는 실행 중에 공칭에 더 가깝게 유지되고 위상은 반복 가능하게 유지됩니다. 이것이 바로 반강성이 계측기 간 클럭 분배 및 위상 중요 테스트 설정에서 표준으로 유지되는 이유입니다.

RP-SMA 및 기타 변형: 동일한 전기, 다른 역학

역극성 SMA는 표준 SMA와 동일한 50Ω 임피던스와 동일한 대략적인 대역폭을 제공합니다. 센터 연락처의 성별만 변경됩니다. RP-SMA 잭에는 수 핀이 있고 RP-SMA 플러그에는 암 소켓이 있어 표준 SMA와의 결합을 방지합니다. 이것이 소비자 무선 하드웨어의 요점이며, 두 제품군이 필연적으로 동일한 랙에 있게 되는 클록 경로에서는 성가신 일입니다.

설계에서 이미 RP-SMA 패널을 사용하는 경우 시계를 별도의 표준 SMA 경로에 유지하거나 강제 연결보다는 내부 유형 어댑터를 사용하여 의도적으로 변환합니다.

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SMA가 시계에 대한 잘못된 대답인 경우

SMA는 세 가지 상황에서 잘못된 선택입니다.

• 차동 시계. SMA는 단일 종단형입니다. LVDS 또는 LVPECL 클록은 일치하는 차동 쌍에 속합니다. 단일 종단 미드런으로 변환하면 공통 모드 거부가 발생하지 않습니다.
• 밀봉된 섀시 내부의 보드 간. 바로 이를 위해 SMP와 같은 블라인드 메이트 인터페이스가 존재합니다. SMA는 토크 렌치에 대한 액세스가 필요합니다.
• 밀도가 매우 높습니다. 스냅온 1.0/2.3, MCX 또는 MMCX는 클럭이 몇 기가헤르츠 미만으로 유지될 때 패널 공간을 절약합니다.

커밋하기 전 실용적인 체크리스트

레이아웃이 출시되기 전에 다음 6가지 검사를 실행하세요. 각각은 나중에 수정하는 데 비용이 많이 드는 오류 모드에 매핑됩니다.

1. 드라이버가 50ohm을 구동할 수 있는지 확인하십시오. 많은 CMOS 클록 출력에는 핀 가까이에 배치된 직렬 저항(종종 22~33Ω)이 필요합니다.
2. 클록 주파수가 아닌 실제 에지 속도에서 대역폭을 계산합니다.
3. 폭을 변경하지 않고 드라이버 핀에서 커넥터 핀까지 트레이스를 50옴으로 유지합니다.
4. 신호 핀의 약 1mm 이내에 접지 비아를 배치하고 동일한 기준 평면에 연결합니다.
5. 중앙 핀 플러시를 다듬거나 보드 두께에 맞는 커넥터를 지정하십시오.
6. 일치하는 동축 연결을 통해 스코프를 확인하고 진폭만 확인하는 대신 오버슈트, 링잉 및 지터를 확인하십시오.

FAQ

함수 발생기의 클럭 출력을 SMA 입력에 직접 연결할 수 있습니까?

예, 양쪽 끝이 50옴이면 가능합니다. 대부분의 발생기에는 50Ω 출력이 있고 50Ω 부하가 예상되므로 진폭 설정을 확인하십시오. 50Ω 부하는 종단되지 않은 출력의 스윙을 절반으로 줄입니다.

SMA 커넥터가 시계에 지터를 추가합니까?

임피던스가 일치하고 적절하게 결합된 SMA 쌍은 거의 기여하지 않습니다. 클록 입력의 지터는 일반적으로 드라이버, 일치하지 않는 실행 시 참조 또는 반사에서 발생합니다.

SMA 케이블을 통해 시계를 얼마나 멀리 실행할 수 있습니까?

거리는 커넥터가 아닌 케이블 손실로 인해 제한됩니다. 100MHz에서는 수 미터의 저손실 동축 케이블이 현실적입니다. 2.5GHz에서는 실행 시간을 짧게 유지하거나 명시적인 손실 예산을 작성하세요.

시계에 75옴 커넥터를 사용할 수 있나요?

아니요. 50옴 소스에 대한 75옴 인터페이스는 예측 가능한 반사를 생성합니다. 종단 간 50Ω을 유지하거나 매칭 네트워크를 사용하여 의도적으로 임피던스를 변환하십시오.

클록 경로에 적합한 SMA 부품 선택

커넥터는 답의 작은 부분이므로 그렇게 지정해야합니다. 케이블 유형, 장착 스타일, 보드 두께 등 기계적 요구 사항부터 시작한 다음 인터페이스 제품군과 주파수 등급을 확인하세요. 이러한 상충 관계에 더 자세한 내용이 필요한 경우 더 넓은 범위의 RF 동축 커넥터 선택 가이드 인터페이스 제품군을 나란히 비교합니다.

하나의 체인 전체를 소싱 RF 동축 커넥터 공급업체 — 커넥터, 어댑터 및 케이블 어셈블리 — 또한 패널에서 보드까지 임피던스 스토리를 일관되게 유지합니다.

수 메가헤르츠에서 수 기가헤르츠 사이의 대부분의 클록 분배의 경우 깔끔한 PCB 런치를 갖춘 표준 50옴 SMA 인터페이스는 애플리케이션에 필요한 것을 정확하게 제공합니다. 에지 속도가 18GHz 대역폭을 초과하면 답이 변경됩니다. 하지만 이는 SMA가 작동을 멈췄기 때문이 아니라 인터페이스 등급 및 실행 품질 때문에 변경됩니다.