A Study of Design and Analysis on the High-Speed Serial Interface Connector

This paper presents method of design and analysis of a high-speed serial interface connector with a data rate of 12.5 Gbps. A high-speed serial interface connector is composed of various material and complex structures. It is very difficult to match the impedance of each discontinuous portion of connector. Therefore, this paper proposes the structure of a connector line that be simplified a connector. In the structure of proposed connector line, this research presents a method for extracting R, L, C and G parameters, analyzing the differential mode impedance, and minimizing the impedance discontinuity using time domain transmissometry and time domain reflectometry. This paper applies the proposed methods in the connector line to the high-speed serial interface connector. The proposed high-speed serial interface connector, which consists of forty-four pins, is analyzed signal transmission characteristics by changing the width and spacing of the four pins. According to the analysis result, as the width of the ground pin increases, the impedance decreases slightly. And as the distance between the ground pin and the signal pin increases, the impedance increases. In addition, as the width of the signal pin increases, the impedance decreases. And as the distance between the signal pin and the signal pin increases, the impedance decreases. The impedance characteristic of initial connector presents ranges from 96 to $139{\Omega}$. Impedance characteristic after applying the structure of proposed connector is shown as a value between 92.6 to $107.5{\Omega}$. This value satisfies the design objective $100{\Omega}{\pm}10%$.

고속 직렬 인터페이스 커넥터의 설계 및 분석에 대한 연구

본 논문에서는 12.5 Gbps의 전송 속도를 갖는 고속 직렬 인터페이스 커넥터(high-speed serial interface connector)의 설계 및 분석 방법을 제안한다. 고속 직렬 인터페이스 커넥터는 다양한 매질로 구성되며, 내부 선로도 복잡한 구조를 가지고 있으므로, 선로의 불연속 부분의 각각을 임피던스 정합하기가 매우 어렵다. 따라서 커넥터의 각 부분을 단순화한 커넥터 라인(connector line)의 구조를 제안하였으며, 이 구조에서 R, L, C, G 파라미터를 추출하고 차동 모드 임피던스를 분석하며, TDT(Time Domain Transmissometry)와 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 임피던스 불연속(impedance discontinuity)을 최소화 하는 방법을 제시한다. 본 논문은 단순화한 커넥터 라인에서 추출된 분석 방법 및 결과를 고속 직렬 인터페이스 커넥터에 적용하였다. 제안한 커넥터는 총 44개의 핀(pin)으로 구성되며, 본 논문에서는 4개의 핀의 폭과 간격을 변경하여 신호 전달 특성을 분석하였다. 분석결과, 접지 핀의 폭이 증가할수록 임피던스는 소폭으로 감소하고, 접지핀과 신호 핀 사이의 간격이 증가할수록 임피던스가 증가했다. 또한, 신호 핀의 폭을 증가시키면 임피던스가 감소하며, 신호 핀과 신호 핀 사이의 간격을 늘리면 임피던스가 증가하였다. 최초 커넥터 임피던스 특성은 $96{\sim}139{\Omega}$ 사이에서 변화되는 값을 나타내었으나, 제안된 커넥터 구조를 적용했을 때 임피던스 특성은 $92.6{\sim}107.5{\Omega}$ 사이의 값으로 나타나, 설계 목표 $100{\Omega}{\pm}10%$를 만족함을 보였다.