Vysokorychlostní kabely SAS: Konektory a optimalizace signálu

Vysokorychlostní kabely SAS: Konektory a optimalizace signálu

Specifikace integrity signálu

Mezi hlavní parametry integrity signálu patří vložený útlum, přeslechy na blízkém a vzdáleném konci, odrazový útlum, zkreslení šikmo v rámci diferenciálních párů a amplituda z diferenciálního do souhlasného režimu. Ačkoli jsou tyto faktory vzájemně propojeny a navzájem se ovlivňují, můžeme každý faktor zvažovat jednotlivě a studovat jeho primární dopad.
Vložný útlum
Vložený útlum je útlum amplitudy signálu od vysílacího konce k přijímacímu konci kabelu a je přímo úměrný frekvenci. Vložený útlum závisí také na průřezu vodiče, jak je znázorněno v níže uvedeném grafu útlumu. Pro interní součástky s krátkým dosahem používající kabely o průřezu 30 nebo 28 AWG by vysoce kvalitní kabely měly mít útlum menší než 2 dB/m při 1,5 GHz. Pro externí 6 Gb/s SAS s 10m kabely se doporučuje použít kabely s průměrným průřezem vodiče 24, které mají útlum pouze 13 dB při 3 GHz. Pokud chcete dosáhnout většího signálového potenciálu při vyšších rychlostech přenosu dat, zvolte pro delší kabely kabely s nižším útlumem při vysokých frekvencích, například SFF-8482 s kabelem POWER nebo SlimSAS SFF-8654 8i.

Přeslechy
Přeslech označuje množství energie, které se přenáší z jednoho signálového nebo diferenciálního páru do druhého signálového nebo diferenciálního páru. U kabelů SAS, pokud přeslech na blízkém konci (NEXT) není dostatečně malý, způsobí většinu problémů s linkou. Měření NEXT se provádí pouze na jednom konci kabelu a jedná se o velikost energie přenášené z výstupního přenosového signálového páru do vstupního přijímacího páru. Měření přeslechu na vzdáleném konci (FEXT) se provádí vstřikováním signálu do přenosového páru na jednom konci kabelu a pozorováním, kolik energie je stále zadrženo v přenosovém signálu na druhém konci kabelu. NEXT v kabelových komponentách a konektorech je obvykle způsoben špatnou izolací signálového diferenciálního páru, pravděpodobně v důsledku zásuvek a zástrček, neúplného uzemnění nebo nesprávné manipulace s oblastí zakončení kabelu. Systémoví konstruktéři musí zajistit, aby se montéři kabelů těmito třemi problémy zabývali, například u komponentů jako MINI SAS HD SFF-8644 nebo OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 a 28 jsou typické křivky ztrát kabelu 100Ω.

U vysoce kvalitních kabelových sestav by hodnota NEXT měřená v souladu s normou „SFF-8410 – Specifikace pro testování a výkonnostní požadavky na měď HSS“ měla být nižší než 3 %. U parametru S by hodnota NEXT měla být vyšší než 28 dB.
Ztráta odrazu
Ztráta odrazu měří velikost energie odražené od systému nebo kabelu při vstřikování signálu. Tato odražená energie způsobuje snížení amplitudy signálu na přijímacím konci kabelu a může vést k problémům s integritou signálu na vysílacím konci, což může následně způsobit problémy s elektromagnetickým rušením pro systém a systémové návrháře.
Tato ztráta odrazem je způsobena nesouladem impedance v kabelových komponentách. Pouze pečlivým řešením tohoto problému lze zabránit změně impedance při průchodu signálu zásuvkami, zástrčkami a kabelovými svorkami, aby se minimalizovaly změny impedance. Současný standard SAS-4 aktualizuje hodnotu impedance z ±10 Ω v SAS-2 na ±3 Ω. Vysoce kvalitní kabely by měly udržovat požadavek v rámci tolerance nominálních 85 nebo 100 ± 3 Ω, jako například SFF-8639 s kabelem SATA 15P nebo MCIO 74 Pin.

Šikmé zkreslení
U kabelů SAS existují dva typy zkreslení šikmé struktury: mezi diferenciálními páry a v rámci diferenciálních párů (teorie integrity signálu – diferenciální signál). Teoreticky, pokud je na jeden konec kabelu přivedeno více signálů současně, měly by dosáhnout i druhého konce současně. Pokud tyto signály nedorazí současně, tento jev se nazývá zkreslení šikmé struktury kabelu nebo zkreslení zpožděním šikmé struktury. U diferenciálních párů je zkreslení šikmé struktury v rámci diferenciálního páru zpožděním mezi dvěma vodiči diferenciálního páru, zatímco zkreslení šikmé struktury mezi diferenciálními páry je zpožděním mezi dvěma sadami diferenciálních párů. Větší zkreslení šikmé struktury v rámci diferenciálního páru může zhoršit diferenciální vyvážení přenášeného signálu, snížit amplitudu signálu, zvýšit časové chvění a způsobit problémy s elektromagnetickým rušením. U vysoce kvalitních kabelů by zkreslení šikmé struktury v rámci diferenciálního páru mělo být menší než 10 ps, ​​jako například SFF-8654 8i až SFF-8643 nebo kabel Anti-misalignment Insertion.
Elektromagnetické rušení
Existuje mnoho příčin problémů s elektromagnetickým rušením v kabelech: špatné nebo žádné stínění, nesprávná metoda uzemnění, nevyvážené diferenciální signály a dále je příčinou také nesoulad impedance. U externích kabelů jsou stínění a uzemnění pravděpodobně dvěma nejdůležitějšími faktory, které je třeba řešit, například u uzemňovacích kabelů SFF-8087 s červenou síťovinou nebo uzemňovacích kabelů Cooper.
Stínění proti externímu nebo elektromagnetickému rušení by obvykle mělo být dvojité stínění z kovové fólie a opletené vrstvy s celkovým pokrytím alespoň 85 %. Zároveň by toto stínění mělo být připojeno k vnějšímu plášti konektoru s 360° úplným spojením. Stínění jednotlivých diferenciálních párů by mělo být izolováno od externího stínění a jejich filtrační linky by měly končit u systémového signálu nebo uzemnění DC, aby byla zajištěna jednotná impedanční regulace pro konektor a kabelové komponenty, jako je například SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash nebo Scoop-proof konektorový kabel.