Καλώδια SAS υψηλής ταχύτητας: Συνδέσεις και βελτιστοποίηση σήματος

Καλώδια SAS υψηλής ταχύτητας: Συνδέσεις και βελτιστοποίηση σήματος

Προδιαγραφές ακεραιότητας σήματος

Ορισμένες από τις κύριες παραμέτρους της ακεραιότητας του σήματος περιλαμβάνουν την απώλεια εισαγωγής, την αλληλοεπικάλυψη κοντινού και μακρινού άκρου, την απώλεια επιστροφής, την ασύμμετρη παραμόρφωση εντός διαφορικών ζευγών και το πλάτος από τη διαφορική λειτουργία στην κοινή λειτουργία. Παρόλο που αυτοί οι παράγοντες είναι αλληλένδετοι και επηρεάζουν ο ένας τον άλλον, μπορούμε να εξετάσουμε κάθε παράγοντα ξεχωριστά για να μελετήσουμε την κύρια επίδρασή του.
Απώλεια εισαγωγής
Η απώλεια εισαγωγής είναι η εξασθένηση του πλάτους του σήματος από το άκρο μετάδοσης στο άκρο λήψης ενός καλωδίου και είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα. Η απώλεια εισαγωγής εξαρτάται επίσης από το πάχος του καλωδίου, όπως φαίνεται στο παρακάτω γράφημα εξασθένησης. Για εσωτερικά εξαρτήματα μικρής εμβέλειας που χρησιμοποιούν καλώδια 30 ή 28-AWG, τα καλώδια υψηλής ποιότητας θα πρέπει να έχουν εξασθένηση μικρότερη από 2 dB/m στα 1,5 GHz. Για εξωτερικά SAS 6 Gb/s που χρησιμοποιούν καλώδια 10m, συνιστάται η χρήση καλωδίων με μέσο πάχος καλωδίου 24, τα οποία έχουν εξασθένηση μόνο 13 dB στα 3 GHz. Εάν θέλετε να επιτύχετε μεγαλύτερο περιθώριο σήματος σε υψηλότερους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων, καθορίστε καλώδια με χαμηλότερη εξασθένηση σε υψηλές συχνότητες για μακρύτερα καλώδια, όπως SFF-8482 με καλώδιο POWER ή SlimSAS SFF-8654 8i.

Στιχομυθία
Η διασταυρούμενη επικοινωνία αναφέρεται στην ποσότητα ενέργειας που μεταδίδεται από ένα ζεύγος σήματος ή διαφορικού σε ένα άλλο ζεύγος σήματος ή διαφορικού. Για τα καλώδια SAS, εάν η διασταυρούμενη επικοινωνία κοντινού άκρου (NEXT) δεν είναι αρκετά μικρή, θα προκαλέσει τα περισσότερα προβλήματα σύνδεσης. Η μέτρηση του NEXT πραγματοποιείται μόνο στο ένα άκρο του καλωδίου και είναι το μέγεθος της ενέργειας που μεταφέρεται από το ζεύγος σήματος μετάδοσης εξόδου στο ζεύγος λήψης εισόδου. Η μέτρηση της διασταυρούμενης επικοινωνίας μακρινού άκρου (FEXT) πραγματοποιείται με την έγχυση ενός σήματος στο ζεύγος μετάδοσης στο ένα άκρο του καλωδίου και την παρατήρηση της ποσότητας ενέργειας που εξακολουθεί να διατηρείται στο σήμα μετάδοσης στο άλλο άκρο του καλωδίου. Το NEXT σε εξαρτήματα και συνδετήρες καλωδίων συνήθως προκαλείται από κακή απομόνωση του ζεύγους διαφορικού σήματος, πιθανώς λόγω πριζών και βυσμάτων, ατελούς γείωσης ή ακατάλληλου χειρισμού της περιοχής τερματισμού του καλωδίου. Οι σχεδιαστές συστημάτων πρέπει να διασφαλίσουν ότι οι συναρμολογητές καλωδίων έχουν αντιμετωπίσει αυτά τα τρία ζητήματα, όπως σε εξαρτήματα όπως το MINI SAS HD SFF-8644 ή το OCuLink SFF-8611 4i.

Τα 24, 26 και 28 είναι οι τυπικές καμπύλες απωλειών καλωδίου 100Ω.

Για συγκροτήματα καλωδίων υψηλής ποιότητας, το NEXT που μετράται σύμφωνα με το "SFF-8410 – Προδιαγραφή για Δοκιμές και Απαιτήσεις Απόδοσης Χαλκού HSS" θα πρέπει να είναι μικρότερο από 3%. Όσον αφορά την παράμετρο S, το NEXT θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 28 dB.
Απώλεια απόδοσης
Η απώλεια επιστροφής μετρά το μέγεθος της ενέργειας που ανακλάται από το σύστημα ή το καλώδιο όταν εγχέεται ένα σήμα. Αυτή η ανακλώμενη ενέργεια προκαλεί μείωση του πλάτους του σήματος στο άκρο λήψης του καλωδίου και μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα ακεραιότητας του σήματος στο άκρο μετάδοσης, τα οποία με τη σειρά τους μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών για το σύστημα και τους σχεδιαστές συστημάτων.
Αυτή η απώλεια επιστροφής προκαλείται από αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης στα εξαρτήματα του καλωδίου. Μόνο με την πολύ προσεκτική αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος μπορεί η σύνθετη αντίσταση να μην αλλάξει όταν το σήμα διέρχεται από πρίζες, βύσματα και ακροδέκτες καλωδίου, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί η διακύμανση της σύνθετης αντίστασης. Το τρέχον πρότυπο SAS-4 ενημερώνει την τιμή σύνθετης αντίστασης από ±10Ω στο SAS-2 σε ±3Ω. Τα καλώδια υψηλής ποιότητας θα πρέπει να διατηρούν την απαίτηση εντός της ονομαστικής ανοχής των 85 ή 100 ± 3Ω, όπως το SFF-8639 με καλώδιο SATA 15P ή MCIO 74 ακίδων.

Ασύμμετρη παραμόρφωση
Στα καλώδια SAS, υπάρχουν δύο τύποι ασύμμετρης παραμόρφωσης: μεταξύ διαφορικών ζευγών και εντός διαφορικών ζευγών (θεωρία ακεραιότητας σήματος - διαφορικό σήμα). Θεωρητικά, εάν εισάγονται ταυτόχρονα πολλά σήματα στο ένα άκρο του καλωδίου, θα πρέπει να φτάσουν στο άλλο άκρο ταυτόχρονα. Εάν αυτά τα σήματα δεν φτάσουν ταυτόχρονα, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ασύμμετρη παραμόρφωση καλωδίου ή καθυστέρηση-ασύμμετρη παραμόρφωση. Για τα διαφορικά ζεύγη, η ασύμμετρη παραμόρφωση εντός του διαφορικού ζεύγους είναι η καθυστέρηση μεταξύ των δύο αγωγών του διαφορικού ζεύγους, ενώ η ασύμμετρη παραμόρφωση μεταξύ διαφορικών ζευγών είναι η καθυστέρηση μεταξύ δύο συνόλων διαφορικών ζευγών. Η μεγαλύτερη ασύμμετρη παραμόρφωση εντός του διαφορικού ζεύγους μπορεί να επιδεινώσει την διαφορική ισορροπία του μεταδιδόμενου σήματος, να μειώσει το πλάτος του σήματος, να αυξήσει το χρονικό jitter και να προκαλέσει προβλήματα ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών. Για καλώδια υψηλής ποιότητας, η ασύμμετρη παραμόρφωση εντός του διαφορικού ζεύγους θα πρέπει να είναι μικρότερη από 10 ps, ​​όπως SFF-8654 8i έως SFF-8643 ή καλώδιο εισαγωγής κατά της ευθυγράμμισης.
Ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές
Υπάρχουν πολλές αιτίες προβλημάτων ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών στα καλώδια: κακή θωράκιση ή καθόλου θωράκιση, λανθασμένη μέθοδος γείωσης, μη ισορροπημένα διαφορικά σήματα και, επιπλέον, η αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης είναι επίσης μια αιτία. Για τα εξωτερικά καλώδια, η θωράκιση και η γείωση είναι πιθανό να είναι οι δύο πιο σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να αντιμετωπιστούν, όπως το καλώδιο γείωσης SFF-8087 με κόκκινο πλέγμα ή το καλώδιο γείωσης πλέγματος Cooper.
Συνήθως, η θωράκιση από εξωτερικές ή ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές θα πρέπει να είναι διπλή θωράκιση από μεταλλικό φύλλο και πλεγμένο στρώμα, με συνολική κάλυψη τουλάχιστον 85%. Ταυτόχρονα, αυτή η θωράκιση θα πρέπει να συνδέεται με το εξωτερικό περίβλημα του συνδετήρα, με πλήρη σύνδεση 360°. Η θωράκιση των μεμονωμένων διαφορικών ζευγών θα πρέπει να είναι απομονωμένη από την εξωτερική θωράκιση και οι γραμμές φιλτραρίσματος τους θα πρέπει να καταλήγουν στο σήμα συστήματος ή στη γείωση DC για να διασφαλίζεται ενιαίος έλεγχος σύνθετης αντίστασης για τα εξαρτήματα του συνδετήρα και του καλωδίου, όπως το καλώδιο σύνδεσης SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash ή το Scoop-proof.