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Bild 1: Der Steckverbinder Ermet ZD plus ist eine Erweiterung der erfolgreichen ERmet ZD-Familie für höhere Datenraten.
Bild 2: Der Ermet ZD/HD ermöglicht Datenraten von bis zu 25 Gbit/s bei hoher Signaldichte.
Bild 3a: Augendiagramm (Simulation mit Equalizing) für ein ERmet ZDHD-System mit 25 Gbit/s, 25 mm Leitungslänge auf der Tochterkarte, 200 mm auf der Backplane und einem Leiterplattenmaterial mit einem dielektrischen Verlustfaktor von 0,009.
Bild 3b: Augendiagramm für den reinen ERmetZDHD-Steckverbinder bei 25 Gbit/s.
Bild 4: Die Ermet ZD-Steckverbinder werden seit Jahren erfolgreich für High-Speed-Verbindungen in 90-Grad-Leiterplatten-Applikationen eingesetzt. Das Bild zeigt einen Evaluierungsaufbau.

Die ERmet ZD-Steckverbinder wurden von ERNI Electronics schon 2001 gemeinsam mit Tyco in den Markt eingeführt und für die differenzielle High-Speed-Signalübertragung entwickelt. Die bewährte Familie hat mittlerweile in der Telekommunikations- und Computerindustrie eine hohe Marktakzeptanz erfahren und bietet zuverlässige differenzielle Verbindungslösungen im Bereich von 3 bis etwa 10 Gbit/s. Das robuste, hochwertige modulare Steckverbindersystem ist auch für den Einsatz in Verbindung mit der 2-mm HM (IEC 61076-4-101) Steckverbinderfamilie ERmet geeignet.

Beim Design von Steckverbindern für schnelle differenzielle Signale ist die Geometrie des Kontaktrasters ein wichtiges Kriterium. Der ERmet ZD nutzt ein optimiertes Kontaktraster, mit einem Wafer-Raster von 2,5 mm (zwischen den Reihen)  bzw. 4,5 mm zwischen den Signalpaaren. Dadurch wird einerseits das Nebensprechen reduziert und anderseits genügend Platz für das Routing der Leiterbahnen bzw. den Einsatz von breiteren Leiterbahnen geschaffen. So können auch relativ breite und lange Leiterbahnen verlegt werden, ohne dass zwei differenzielle Leitungspaare über Vias getrennt werden müssen.

Durch das optimierte Design und die effektive Schirmung weist das ERmet ZD System sehr gute Werte beim Nebensprechen und Reflexionen auf. Signal- und Ground-Kontakte haben unterschiedliche Steckebenen, die für ein sicheres Stecken sorgen.

Mehr Speed, gleiches Layout

ERmet ZD plus-Steckverbinder bieten höhere Datenraten als ERmet ZD, ohne dass Layoutänderungen auf der Backplane-Seite erforderlich sind.  Der ERmet ZD plus basiert auf demselben mechanischen Design wie der bewährte ERmet ZD, bei gleichen Abmessungen. Um noch höhere Datenraten von etwa 10 bis 15 Gbit/s GBit/s zu erreichen bzw. das Crosstalk-Verhalten zu verbessern, hat ERNI Electronics das Signal-Routing und die Einpresskontakte der Federleisten weiter optimiert. Damit man die maximale Performance des ERmet ZD plus abrufen kann, wird Backdrilling (Wegbohren der Metallisierung des elektrisch „unbenutzten“ Teils des Vias von der Leiterplattenrückseite) empfohlen. Damit werden die Stub-Längen und der entsprechende Stub-Effekt verringert, indem die Reflektionen signifikant reduziert werden. Das resultiert letztendlich in einer deutlich verbesserten Bitfehlerrate (BER) für die Verbindung.

Als erstes Produkt der ERmet ZD plus-Familie wurde eine abgewinkelte Federleiste in Einpresstechnik in der 4-Paar-Konfiguration eingeführt. Die ERmet ZD plus-Federleiste ist steckkompatibel zur ERmet ZD-Messerleiste. Damit ist bei bestehenden Backplane-Designs keine Layout-Änderung auf der Busplatine erforderlich, wenn das System einen Upgrade auf den neuen Steckverbinder erfahren soll. Beim Einsatz der ERmet ZD plus-Federleisten auf den Tochterkarten müssen diese natürlich entsprechend modifiziert werden.  Während die Datenraten pro differenziellem Paar in Kombination mit einer ERmet ZDplus-Federleiste auf der Backplane und einer ERmet ZD-Messerleiste auf der Tochterkarte mit bis zu 15 Gbit/s spezifiziert werden, können mit einer reinen ERmet ZDplus-Kombination (Messerleiste und Federleiste) noch höhere Datenraten erreicht werden.

High-Density-Erweiterung

Viele Telecom/Datacom-Hersteller fordern nicht nur immer höherer Datenraten sondern auch eine höhere Signaldichte mit 80 differenziellen Signalpaaren/Zoll. Das neue ERmet ZD/HD-Systeme kommt diesen Anforderungen nach und bietet 14 Kontaktreihen/Zoll (25,4 mm) mit sechs differenziellen Signalpaaren je Reihe. Mit ERmetZD-Steckverbinder lassen sich Datenraten von bis zu 25 Gbit/s erreichen. Dafür stehen 84 Signalpaare je Zoll für 90-Grad-Leiterplatten-Anwendungen zur Verfügung. Um diese hohe Signaldichte zu erreichen, wurde das Raster zwischen den Reihen auf 1,8 mm und das Raster zwischen den differenziellen Paaren innerhalb einer Reihe auf 3,6 mm reduziert. Grundlage dafür ist eine miniaturisierte Einpresstechnik mit nur 0,46 mm Lochdurchmesser.

Jedes differenzielle Signalpaar ist durch eine L-förmige Schirmung gegenüber Crosstalk geschützt.  In entsprechenden Simulationen konnte das ausgezeichnete Crosstalk-Verhalten auch bei schnellen Signalflanken mit 25 ps Anstiegszeit gezeigt werden. Robuste Führungen an den Wänden der Messerleisten sorgen außerdem für eine zuverlässige Verarbeitung.  Die ERmet ZD/HD-Steckverbinder sind zuerst als 6-paarige Versionen erhältlich, 2- und 4-paarige Versionen sind geplant.