Vysokorýchlostné káble SAS: Konektory a optimalizácia signálu

Vysokorýchlostné káble SAS: Konektory a optimalizácia signálu

Špecifikácie integrity signálu

Medzi hlavné parametre integrity signálu patrí vložený útlm, presluchy na blízkom a vzdialenom konci, útlm odrazu, skreslenie zošikmenia v rámci diferenciálnych párov a amplitúda z diferenciálneho do spoločného režimu. Hoci tieto faktory spolu súvisia a navzájom sa ovplyvňujú, môžeme každý faktor posudzovať jednotlivo, aby sme preskúmali jeho primárny vplyv.
Vložený útlm
Vložený útlm je útlm amplitúdy signálu od vysielacieho konca k prijímaciemu koncu kábla a je priamo úmerný frekvencii. Vložený útlm závisí aj od prierezu vodiča, ako je znázornené v grafe útlmu nižšie. Pre interné komponenty s krátkym dosahom používajúce káble s prierezom 30 alebo 28 AWG by mali mať kvalitné káble útlm menší ako 2 dB/m pri 1,5 GHz. Pre externé 6 Gb/s SAS používajúce 10 m káble sa odporúča použiť káble s priemerným prierezom vodiča 24, ktoré majú útlm iba 13 dB pri 3 GHz. Ak chcete dosiahnuť väčšiu signálovú rezervu pri vyšších rýchlostiach prenosu dát, pre dlhšie káble špecifikujte káble s nižším útlmom pri vysokých frekvenciách, ako napríklad SFF-8482 s káblom POWER alebo SlimSAS SFF-8654 8i.

Presluchy
Presluch sa vzťahuje na množstvo energie, ktoré sa prenáša z jedného signálového alebo diferenciálneho páru do druhého signálového alebo diferenciálneho páru. V prípade káblov SAS, ak presluch na blízkom konci (NEXT) nie je dostatočne malý, spôsobí väčšinu problémov s prepojením. Meranie NEXT sa vykonáva iba na jednom konci kábla a ide o veľkosť energie prenesenej z výstupného prenosového signálového páru do vstupného prijímacieho páru. Meranie presluchu na vzdialenom konci (FEXT) sa vykonáva vstreknutím signálu do prenosového páru na jednom konci kábla a pozorovaním, koľko energie je stále zadržané v prenosovom signáli na druhom konci kábla. NEXT v káblových komponentoch a konektoroch je zvyčajne spôsobený zlou izoláciou signálového diferenciálneho páru, pravdepodobne v dôsledku zásuviek a zástrčiek, neúplného uzemnenia alebo nesprávnej manipulácie s oblasťou zakončenia kábla. Systémoví konštruktéri musia zabezpečiť, aby sa montážnici káblov zaoberali týmito tromi problémami, napríklad v komponentoch ako MINI SAS HD SFF-8644 alebo OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 a 28 sú typické krivky útlmu kábla pri 100 Ω.

Pre vysokokvalitné káblové zostavy by hodnota NEXT meraná v súlade s normou „SFF-8410 – Špecifikácia pre testovanie a výkonnostné požiadavky na HSS medi“ mala byť nižšia ako 3 %. Pokiaľ ide o parameter S, hodnota NEXT by mala byť väčšia ako 28 dB.
Strata návratnosti
Strata odrazom meria veľkosť energie odrazenej od systému alebo kábla pri vstrekovaní signálu. Táto odrazená energia spôsobuje zníženie amplitúdy signálu na prijímacom konci kábla a môže viesť k problémom s integritou signálu na vysielacom konci, čo môže následne spôsobiť problémy s elektromagnetickým rušením pre systém a projektantov systémov.
Táto strata odrazu je spôsobená nesúladom impedancie v káblových komponentoch. Len starostlivým riešením tohto problému je možné zabrániť zmene impedancie pri prechode signálu cez zásuvky, zástrčky a káblové terminály, aby sa minimalizovala zmena impedancie. Súčasný štandard SAS-4 aktualizuje hodnotu impedancie z ±10Ω v SAS-2 na ±3Ω. Vysokokvalitné káble by mali udržiavať požiadavku v rámci tolerancie nominálnych 85 alebo 100 ± 3Ω, ako napríklad SFF-8639 s káblom SATA 15P alebo MCIO 74 Pin.

Šikmé skreslenie
V kábloch SAS existujú dva typy skreslenia zošikmenia: medzi diferenciálnymi pármi a v rámci diferenciálnych párov (teória integrity signálu – diferenciálny signál). Teoreticky, ak je na jeden koniec kábla privedených viacero signálov súčasne, mali by sa súčasne dostať aj na druhý koniec. Ak tieto signály neprichádzajú súčasne, tento jav sa nazýva skreslenie zošikmenia kábla alebo skreslenie zošikmenia spôsobené oneskorením. V prípade diferenciálnych párov je skreslenie zošikmenia v rámci diferenciálneho páru oneskorením medzi dvoma vodičmi diferenciálneho páru, zatiaľ čo skreslenie zošikmenia medzi diferenciálnymi pármi je oneskorením medzi dvoma sadami diferenciálnych párov. Väčšie skreslenie zošikmenia v rámci diferenciálneho páru môže zhoršiť diferenciálnu rovnováhu prenášaného signálu, znížiť amplitúdu signálu, zvýšiť časové chvenie a spôsobiť problémy s elektromagnetickým rušením. V prípade vysokokvalitných káblov by malo byť skreslenie zošikmenia v rámci diferenciálneho páru menšie ako 10 ps, ​​ako napríklad SFF-8654 8i až SFF-8643 alebo kábel Anti-misalignment Insertion.
Elektromagnetické rušenie
Existuje mnoho príčin problémov s elektromagnetickým rušením v kábloch: slabé alebo žiadne tienenie, nesprávna metóda uzemnenia, nevyvážené diferenciálne signály a ďalej je príčinou aj nesúlad impedancie. Pri externých kábloch sú tienenie a uzemnenie pravdepodobne dvoma najdôležitejšími faktormi, ktoré treba riešiť, ako napríklad SFF-8087 s červenou sieťkou alebo uzemňovací kábel Cooper mesh.
Tienenie proti externému alebo elektromagnetickému rušeniu by zvyčajne malo byť dvojité tienenie z kovovej fólie a opletenej vrstvy s celkovým pokrytím najmenej 85 %. Zároveň by toto tienenie malo byť pripojené k vonkajšiemu plášťu konektora s 360° úplným spojením. Tienenie jednotlivých diferenciálnych párov by malo byť izolované od externého tienenia a ich filtračné linky by mali končiť na systémovom signáli alebo na jednosmernom uzemnení, aby sa zabezpečila jednotná impedancia pre konektor a káblové komponenty, ako napríklad SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash alebo Scoop-proof konektorový kábel.