SAS kabeli velike brzine: konektori i optimizacija signala

SAS kabeli velike brzine: konektori i optimizacija signala

Specifikacije integriteta signala

Neki od glavnih parametara integriteta signala uključuju uneseni gubitak, preslušavanje na bliskom i dalekom kraju, gubitak povratnog signala, izobličenje asimetrije unutar diferencijalnih parova i amplitudu od diferencijalnog do zajedničkog načina rada. Iako su ovi faktori međusobno povezani i utječu jedan na drugi, možemo razmatrati svaki faktor pojedinačno kako bismo proučili njegov primarni utjecaj.
Gubitak umetanja
Umetnuti gubitak je slabljenje amplitude signala od odašiljačkog do prijemnog kraja kabela i izravno je proporcionalan frekvenciji. Umetnuti gubitak također ovisi o promjeru žice, kao što je prikazano na grafu slabljenja u nastavku. Za unutarnje komponente kratkog dometa koje koriste kabele 30 ili 28-AWG, visokokvalitetni kabeli trebali bi imati slabljenje manje od 2 dB/m na 1,5 GHz. Za vanjski SAS od 6 Gb/s koji koristi kabele od 10 m, preporučuje se korištenje kabela s prosječnim promjerom žice od 24, koji imaju slabljenje od samo 13 dB na 3 GHz. Ako želite postići veću marginu signala pri većim brzinama prijenosa podataka, za dulje kabele odredite kabele s nižim slabljenjem na visokim frekvencijama, kao što su SFF-8482 s POWER kabelom ili SlimSAS SFF-8654 8i.

Preslušavanje
Preslušavanje se odnosi na količinu energije koja se prenosi s jednog signalnog ili diferencijalnog para na drugi signalni ili diferencijalni par. Kod SAS kabela, ako preslušavanje na bliskom kraju (NEXT) nije dovoljno malo, uzrokovat će većinu problema s vezom. Mjerenje NEXT-a provodi se samo na jednom kraju kabela i to je veličina energije prenesene s izlaznog para prijenosnih signala na ulazni prijemni par. Mjerenje preslušavanja na dalekom kraju (FEXT) provodi se ubrizgavanjem signala u prijenosni par na jednom kraju kabela i promatranjem koliko je energije još zadržano na prijenosnom signalu na drugom kraju kabela. NEXT u kabelskim komponentama i konektorima obično je uzrokovan lošom izolacijom signalnog diferencijalnog para, moguće zbog utičnica i utikača, nepotpunog uzemljenja ili nepravilnog rukovanja područjem završetka kabela. Dizajneri sustava moraju osigurati da su monteri kabela riješili ova tri problema, kao što je slučaj s komponentama poput MINI SAS HD SFF-8644 ili OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 i 28 su tipične krivulje gubitaka kabela od 100 Ω.

Za visokokvalitetne kabelske sklopove, NEXT izmjeren u skladu s „SFF-8410 – Specifikacija za ispitivanje i zahtjeve za performanse HSS bakra“ trebao bi biti niži od 3%. Što se tiče S-parametra, NEXT bi trebao biti veći od 28 dB.
Gubitak povratka
Gubitak povratnog signala mjeri veličinu energije reflektirane od sustava ili kabela kada se ubrizga signal. Ta reflektirana energija uzrokuje smanjenje amplitude signala na prijemnom kraju kabela i može dovesti do problema s integritetom signala na odašiljačkom kraju, što zauzvrat može uzrokovati probleme s elektromagnetskim smetnjama za sustav i dizajnere sustava.
Ovaj gubitak povratnog signala uzrokovan je neusklađenošću impedancije u komponentama kabela. Samo pažljivim rješavanjem ovog problema impedancija se može spriječiti kada signal prolazi kroz utičnice, utikače i kabelske terminale, kako bi se smanjile varijacije impedancije. Trenutni standard SAS-4 ažurira vrijednost impedancije s ±10Ω u SAS-2 na ±3Ω. Visokokvalitetni kabeli trebali bi održavati zahtjev unutar tolerancije od nominalnih 85 ili 100 ± 3Ω, kao što je SFF-8639 sa SATA 15P ili MCIO 74-pinskim kabelom.

Iskrivljenje kosine
U SAS kabelima postoje dvije vrste izobličenja asimetrije: između diferencijalnih parova i unutar diferencijalnih parova (teorija integriteta signala - diferencijalni signal). Teoretski, ako se više signala istovremeno unese na jedan kraj kabela, trebali bi istovremeno stići i do drugog kraja. Ako ti signali ne stignu istovremeno, ta se pojava naziva izobličenje asimetrije kabela ili izobličenje zbog kašnjenja. Za diferencijalne parove, izobličenje asimetrije unutar diferencijalnog para je kašnjenje između dva vodiča diferencijalnog para, dok je izobličenje asimetrije između diferencijalnih parova kašnjenje između dva skupa diferencijalnih parova. Veće izobličenje asimetrije unutar diferencijalnog para može pogoršati diferencijalnu ravnotežu prenesenog signala, smanjiti amplitudu signala, povećati vremensko podrhtavanje i uzrokovati probleme s elektromagnetskim smetnjama. Za visokokvalitetne kabele, izobličenje asimetrije unutar diferencijalnog para trebalo bi biti manje od 10 ps, ​​kao što su SFF-8654 8i do SFF-8643 ili kabel protiv misalignmenta.
Elektromagnetske smetnje
Postoje mnogi uzroci problema s elektromagnetskim smetnjama u kabelima: loša ili nikakva zaštita, neispravna metoda uzemljenja, neuravnoteženi diferencijalni signali, a nadalje, uzrok je i neusklađenost impedancije. Za vanjske kabele, zaštita i uzemljenje vjerojatno su dva najvažnija čimbenika koja treba uzeti u obzir, kao što je SFF-8087 s crvenom mrežicom ili kabel za uzemljenje s Cooper mrežicom.
Obično bi vanjska ili elektromagnetska zaštita od smetnji trebala biti dvostruka zaštita od metalne folije i pletenog sloja, s ukupnim pokrivanjem od najmanje 85%. Istovremeno, ova zaštita treba biti spojena na vanjski omotač konektora, s potpunim spojem od 360°. Zaštita pojedinačnih diferencijalnih parova treba biti izolirana od vanjske zaštite, a njihove linije za filtriranje trebaju završavati na sistemskom signalu ili istosmjernoj masi kako bi se osigurala ujednačena kontrola impedancije za konektor i komponente kabela, kao što je SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash ili Scoop-proof konektorski kabel.