Високоскоростни SAS кабели: Конектори и оптимизация на сигнала

Високоскоростни SAS кабели: Конектори и оптимизация на сигнала

Спецификации за целостта на сигнала

Някои от основните параметри на целостта на сигнала включват вмъкнати загуби, кръстосани смущения в близкия и далечния край, загуби от отражение, изкривяване на асиметрията в диференциалните двойки и амплитудата от диференциален към общ режим. Въпреки че тези фактори са взаимосвързани и си влияят взаимно, можем да разгледаме всеки фактор поотделно, за да изучим основното му въздействие.
Загуба при вмъкване
Загубата при вмъкване е затихването на амплитудата на сигнала от предаващия до приемащия край на кабела и е пряко пропорционална на честотата. Затихването при вмъкване зависи и от сечението на проводника, както е показано на графиката на затихване по-долу. За вътрешни компоненти с малък обхват, използващи кабели 30 или 28-AWG, висококачествените кабели трябва да имат затихване по-малко от 2 dB/m при 1,5 GHz. За външен 6 Gb/s SAS, използващ 10 m кабели, се препоръчва използването на кабели със средно сечение на проводника 24, които имат затихване само 13 dB при 3 GHz. Ако искате да постигнете по-голям марж на сигнала при по-високи скорости на пренос на данни, изберете кабели с по-ниско затихване при високи честоти за по-дълги кабели, като например SFF-8482 с POWER кабел или SlimSAS SFF-8654 8i.

Пресечни смущения
Кръстосаното смущение се отнася до количеството енергия, което се предава от една сигнална или диференциална двойка към друга сигнална или диференциална двойка. При SAS кабелите, ако кръстосаното смущение в близкия край (NEXT) не е достатъчно малко, това ще причини повечето проблеми с връзката. Измерването на NEXT се извършва само в единия край на кабела и представлява размерът на енергията, пренесена от изходната предавателна сигнална двойка към входната приемаща двойка. Измерването на кръстосаното смущение в далечния край (FEXT) се извършва чрез инжектиране на сигнал в предавателната двойка в единия край на кабела и наблюдение на това колко енергия все още се задържа в предавателния сигнал в другия край на кабела. NEXT в кабелните компоненти и конектори обикновено се причинява от лоша изолация на сигналната диференциална двойка, вероятно поради контакти и щепсели, непълно заземяване или неправилно боравене с зоната за завършване на кабела. Системните проектанти трябва да се уверят, че асемблерите на кабели са решили тези три проблема, например в компоненти като MINI SAS HD SFF-8644 или OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 и 28 са типичните криви на загубите в кабел 100Ω.

За висококачествени кабелни сглобки, NEXT, измерен в съответствие със стандарта „SFF-8410 – Спецификация за изпитване на HSS мед и изисквания за производителност“, трябва да бъде по-нисък от 3%. Що се отнася до S-параметъра, NEXT трябва да бъде по-голям от 28 dB.
Загуба на връщане
Загубата от отражение измерва големината на енергията, отразена от системата или кабела, когато се инжектира сигнал. Тази отразена енергия причинява намаляване на амплитудата на сигнала в приемащия край на кабела и може да доведе до проблеми с целостта на сигнала в предаващия край, което от своя страна може да причини проблеми с електромагнитните смущения за системата и системните проектанти.
Тази загуба на отражение се причинява от несъответствие на импеданса в компонентите на кабела. Само чрез внимателно третиране на този проблем, импедансът може да не се променя, когато сигналът преминава през контакти, щепсели и кабелни терминали, за да се минимизират вариациите в импеданса. Настоящият стандарт SAS-4 актуализира стойността на импеданса от ±10Ω в SAS-2 на ±3Ω. Висококачествените кабели трябва да поддържат изискването в рамките на допустимото отклонение от номиналните 85 или 100 ± 3Ω, като например SFF-8639 със SATA 15P или MCIO 74-пинов кабел.

Косо изкривяване
В SAS кабелите има два вида асиметрично изкривяване: между диференциални двойки и в рамките на диференциалните двойки (теория за целостта на сигнала – диференциален сигнал). Теоретично, ако множество сигнали се въвеждат едновременно в единия край на кабела, те би трябвало да достигнат до другия край едновременно. Ако тези сигнали не пристигнат едновременно, това явление се нарича асиметрично изкривяване на кабела или асиметрично изкривяване от закъснение. За диференциалните двойки асиметричното изкривяване в рамките на диференциалната двойка е закъснението между двата проводника на диференциалната двойка, докато асиметричното изкривяване между диференциалните двойки е закъснението между два комплекта диференциални двойки. По-голямото асиметрично изкривяване в рамките на диференциалната двойка може да влоши диференциалния баланс на предавания сигнал, да намали амплитудата на сигнала, да увеличи времевото трептене и да причини проблеми с електромагнитните смущения. За висококачествени кабели асиметричното изкривяване в рамките на диференциалната двойка трябва да бъде по-малко от 10 ps, ​​като например SFF-8654 8i до SFF-8643 или кабел за вмъкване с анти-мисалингънт.
Електромагнитни смущения
Има много причини за проблеми с електромагнитните смущения в кабелите: лошо екраниране или липса на екраниране, неправилен метод на заземяване, небалансирани диференциални сигнали и освен това, несъответствие на импеданса също е причина. За външни кабели екранирането и заземяването вероятно са двата най-важни фактора, които трябва да се вземат предвид, като например SFF-8087 с червена мрежа или заземителен кабел Cooper mesh.
Обикновено, външната или електромагнитна интерференционна екранировка трябва да бъде двойно екраниране от метално фолио и оплетка, с общо покритие от поне 85%. В същото време, тази екранировка трябва да бъде свързана към външната обвивка на конектора, с 360° пълна връзка. Екранирането на отделните диференциални двойки трябва да бъде изолирано от външната екранировка, а техните филтриращи линии трябва да завършват на системния сигнал или DC заземяването, за да се осигури унифициран контрол на импеданса за компонентите на конектора и кабела, като например SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash или Scoop-proof конекторен кабел.