저난이도부터 고난이도에 이르는 케이블 조립품 프로빙 범위

몇 년 전에 경험이 풍부한 엔지니어 한 분이 농담 반 진담 반으로 케이블 조립품, 즉 한 개 이상의 병렬 구리선과 페어링되고 보통 단순히 "케이블"이라고 하는 커넥터는 두 가지의 다른 잠재적 문제의 원인을 연결하는 잠재적 문제의 원인이라고 말했습니다. 그의 말은 맞지만 이 케이블 조립품은 그 이상이었습니다. 케이블 조립품은 회로에서 또는 두 개의 하위 부품 조립품 간 상호작용에서 일어나고 있는 일을 편리하게 확인할 수 있는 창문의 역할을 했습니다.

예전에 흔히 사용되었던 RS-232 인터페이스와 여기에 가장 일반적으로 사용되었던 DB-25라는 25핀 D형 커넥터를 생각해 보세요. 대부분 USB로 대체되어 이제는 '구식'이 되어 버렸고 새로운 설계에서는 거의 사용되지 않지만 수년 간 산업계와 사용자들이 많이 사용했으며 중저 수준의 데이터 전송률과 기타 링크에서 흔히 사용된 커넥터였습니다.

게다가 실제 크기의 이점 덕분에 설계자는 보호 셸을 제거하고 커넥터 후면에 액세스하여 전압계, 오실로스코프 또는 기타 테스트 장비를 통해 커넥터의 전선을 직접 프로브할 수 있었습니다. 프로브를 RS-232 조립품의 한 개 이상의 전선에 연결하고, 신호 경로를 만들고 차단하며, 전선을 점퍼 및 교차로 연결할 수 있는 매우 편리한 브레이크아웃 박스도 있었습니다(그림 1). 예를 들어 널 모뎀을 생성하고 DTE(데이터 단자 장비) 장치를 DCE(데이터 통신 장비) 장치로 변환해야 하는 경우 이러한 오픈 액세스가 간편했습니다. 또한 정말 필요한 것이 무엇인지 학인하고 적합한 권선 구성을 통해 새로운 커넥터/케이블을 신속하게 납땜 작업할 수 있었습니다.

그림 1: 사용이 간편하고 실용적인 RS-232 브레이크아웃 박스를 통해 하나 이상의 전선에 프로브를 연결하고 신호 경로를 차단하며 점퍼를 하나의 접점에서 다른 접점으로 연결할 수 있습니다. (이미지 출처: Tecra Tools, Inc.)

RJ11 통신선

편리한 브레이크아웃 박스의 가용성은 DB-25 커넥터로 국한되지 않았습니다. 유선 전화에 사용되는 표준형 6선 RJ11 모듈식 커넥터의 경우 브레이크아웃 박스를 통해 악어 클립이나 슬라이드-온 커넥터를 사용하여 컨덕터를 쉽게 사용할 수 있습니다(그림 2). 이를 통해 독립형 자동응답기, 팩스 등의 제품 작업 시 신호를 모니터링하거나 주입할 수 있습니다.

그림 2: 단순한 RJ11 브레이크아웃 박스를 통해 유선 전화선 설계 내 프로브, 신호 또는 시스템을 훨씬 쉽게 작업할 수 있습니다. (이미지 출처: Bill Schweber)

여섯 개의 전선과 프로젝트 시제품 사이에 작은 인터페이스가 납땜으로 고정되어 있어야 하는 경우, 편리한 SparkFun Electronics RJ11 브레이크아웃 기판을 사용하면 전기 상호 연결이 안정적이고 편리해집니다(그림 3).

그림 3: SparkFun Electronics RJ11 브레이크아웃 기판을 통해 널리 사용되는 모듈식 커넥터의 전선 여섯 개에 간단하게 납땜 연결할 수 있습니다. (이미지 출처: SparkFun)

IDC 조립품도 프로브 가능

중간 피치 IDC(절연 변위 커넥터)와 플랫 케이블을 사용하는 고밀도 조립품도 프로브할 수 있습니다. 시제품 설정 벤치에서 26접점 직사각형 리셉터클 커넥터인 TE Connectivity AMP Connectors의 1658623-6을 케이블 조립품 어디에나 크림핑할 수 있습니다(그림 4).

그림 4: 플랫 케이블을 따라 TE Connectivity AMP Connectors의 1658623-6 26핀 IDC를 하나 더 크림핑하여 한 개 이상의 케이블 전선에 대한 액세스 포트로 사용할 수 있습니다. (이미지 출처: TE Connectivity AMP Connectors)

그리고 나서 한 개 이상의 접점 구멍에 솔리드 28AWG 전선을 삽입하고 삽입된 전선에 프로브를 연결합니다. 복잡하게 들릴 수 있지만 효과가 있었습니다. 기본적인 회색 외에도, 플랫 케이블은 다양한 색상으로 제공되어 테스트와 디버깅이 훨씬 편리해졌습니다(그림 5).

그림 5: IDC 커넥터는 단색 또는 다색 플랫 케이블과 함께 사용할 수 있습니다. 여러 색상을 사용하면 디버깅과 전선 추적에 훨씬 편리합니다. (이미지 출처: 작성자)

멀티 기가헤르츠(GHz) 설계를 통한 변화

하지만 시대가 변하고 많은 설계 작업이 대역폭이 멀티 GHz 범위 내에 있는 신호와 이에 따른 초당 기가비트 단위의 데이터 전송률에 중점을 두고 있습니다. 상호 연결 케이블 조립품은 이제 지름이 1mm밖에 되지 않는 동축 케이블을 갖춘 정밀 엔지니어링 부품입니다. 케이블 조립품은 Rosenberger의 01K80A-40ML5와 같이 110GHz 작업 등급의 표면 실장 리셉터클과 함께 사용하도록 설계됩니다. 조임의 정도가 적합하도록 토크 렌치와 함께 제공되는 커넥터도 있습니다(그림 6).

그림 6: Rosenberger 01K80A-40ML5 RF 커넥터는 110GHz 작업에 적합하도록 설계되며 지름이 1mm밖에 되지 않는 동축 케이블을 종단하는 커넥터와 연결됩니다. (이미지 출처: Rosenberger)

GHz+ 케이블 조립품에는 보이지 않지만 중요한 "접근 금지" 표시가 있는데, 그 이유는 장애물이나 추가적인 프로브가 있으면 케이블의 임피던스, 성능, 신호 무결성, 비트 오류율(BER)에 큰 악영향을 미치기 때문입니다. 슬루가 빠르고 스윙이 작은 오늘날의 고속 신호는 정전 용량, 부하, 어떤 경우에는 온도에도 민감하기 때문에 비유적으로 말하자면 일상적인 프로브의 비교적 무거운 작업을 감당할 수 없습니다. 조립품에서 송수신되는 신호를 확인해야 하는 경우 버퍼 전략을 주의 깊게 계획하고 실행해야 합니다.

이러한 신호의 물리적 원리는 측정 작업 자체로 인해 측정하려는 파라미터가 변경되는 하이젠베르크의 불확정성 원칙에 따른 전자적 테스트 및 측정 버전이며, 이를 바꿀 수는 없기 때문에 여기에 대해서는 할 수 있는 일이 많지 않습니다. 우리는 빠르게 이동하는 신호의 세계에서 살고 있으며 이러한 신호의 정밀 커넥터는 개입을 좋아하지 않습니다. 무해한 범위 프로브나 실수로 인해서도 유도 용량, 정전 용량, 신호와 커넥터가 주의 깊게 조정하도록 설계된 기타 요인의 균형이 깨질 수 있습니다.

하지만 저는 아직도 이러한 기본적인 브레이크아웃 박스를, 또 그러한 박스가 예전에 얼마나 유용했었는지 생각합니다. 브레이크아웃 박스는 영광의 시절을 누렸었죠. 지금도 관련 응용 분야에서 유용하게 사용되고 있지만 이러한 응용 분야는 빠르게 사라지고 있습니다. 이러한 브레이크아웃 박스 대부분이 장비 창고 뒤편에 처박혀 있을지도 모릅니다. 어쩌면 먼 미래에는 수집품으로의 가치를 가질 수도 있고, 오래되었지만 필수적인 시스템의 오작동으로 인해 문명사회가 위협을 받게 되면 필요하게 될지도 모릅니다.

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