Високошвидкісні кабелі SAS: роз'єми та оптимізація сигналу

Високошвидкісні кабелі SAS: роз'єми та оптимізація сигналу

Специфікації цілісності сигналу

Деякі з основних параметрів цілісності сигналу включають внесені втрати, перехресні перешкоди на ближньому та дальньому кінцях, втрати на відбиття, перекісні спотворення в диференціальних парах та амплітуду від диференціального режиму до синфазного. Хоча ці фактори взаємопов'язані та впливають один на одного, ми можемо розглядати кожен фактор окремо, щоб вивчити його основний вплив.
Внесені втрати
Внесені втрати – це затухання амплітуди сигналу від передавального до приймального кінця кабелю, і воно прямо пропорційне частоті. Внесені втрати також залежать від калібру дроту, як показано на графіку затухання нижче. Для внутрішніх компонентів короткої дії, що використовують кабелі 30 або 28-AWG, високоякісні кабелі повинні мати затухання менше 2 дБ/м на частоті 1,5 ГГц. Для зовнішнього SAS 6 Гбіт/с, що використовує кабелі довжиною 10 м, рекомендується використовувати кабелі із середнім калібром дроту 24, які мають затухання лише 13 дБ на частоті 3 ГГц. Якщо ви хочете досягти більшого запасу сигналу на вищих швидкостях передачі даних, вибирайте кабелі з меншим затуханням на високих частотах для довших кабелів, такі як SFF-8482 з кабелем POWER або SlimSAS SFF-8654 8i.

Перехресні перешкоди
Перехресні перешкоди – це кількість енергії, яка передається від однієї пари сигналів або диференціальних пар до іншої. Для кабелів SAS, якщо перехресні перешкоди на ближньому кінці (NEXT) недостатньо малі, це спричинятиме більшість проблем зі з'єднанням. Вимірювання NEXT проводиться лише на одному кінці кабелю, і це розмір енергії, що передається від вихідної пари сигналів передачі до вхідної пари прийому. Вимірювання перехресних перешкод на дальньому кінці (FEXT) здійснюється шляхом подачі сигналу в пару передачі на одному кінці кабелю та спостереження за тим, скільки енергії все ще зберігається в сигналі передачі на іншому кінці кабелю. NEXT у кабельних компонентах та роз'ємах зазвичай спричинений поганою ізоляцією пари диференціальних сигналів, можливо, через розетки та штекери, неповне заземлення або неправильне поводження з зоною замикання кабелю. Системні розробники повинні переконатися, що збирачі кабелів врахували ці три проблеми, наприклад, у таких компонентах, як MINI SAS HD SFF-8644 або OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 та 28 – типові криві втрат у кабелі з опором 100 Ом.

Для високоякісних кабельних збірок NEXT, виміряний відповідно до «SFF-8410 – Специфікація для випробувань та вимог до експлуатаційних характеристик міді HSS», повинен бути нижчим за 3%. Що стосується S-параметра, NEXT повинен бути більше 28 дБ.
Втрата зворотного зв'язку
Втрати на відбиття вимірюють величину енергії, відбитої від системи або кабелю, коли вводиться сигнал. Ця відбита енергія призводить до зменшення амплітуди сигналу на приймальному кінці кабелю та може призвести до проблем із цілісністю сигналу на передавальному кінці, що, у свою чергу, може спричинити проблеми з електромагнітними перешкодами для системи та її розробників.
Ці втрати на відбиття спричинені невідповідністю імпедансу в компонентах кабелю. Тільки ретельно підходячи до цієї проблеми, можна уникнути зміни імпедансу під час проходження сигналу через розетки, штекери та кабельні термінали, щоб мінімізувати коливання імпедансу. Поточний стандарт SAS-4 оновлює значення імпедансу з ±10 Ом у SAS-2 до ±3 Ом. Високоякісні кабелі повинні дотримуватися вимог у межах допуску номінального значення 85 або 100 ± 3 Ом, такі як SFF-8639 з кабелем SATA 15P або MCIO 74 Pin.

Косе спотворення
У кабелях SAS існує два типи перекосу: між диференціальними парами та всередині диференціальних пар (теорія цілісності сигналу – диференціальний сигнал). Теоретично, якщо кілька сигналів одночасно надходять на один кінець кабелю, вони повинні одночасно досягти іншого кінця. Якщо ці сигнали не надходять одночасно, це явище називається перекосом кабелю або перекосом із затримкою. Для диференціальних пар перекос всередині диференціальної пари – це затримка між двома провідниками диференціальної пари, тоді як перекос між диференціальними парами – це затримка між двома наборами диференціальних пар. Більший перекос всередині диференціальної пари може погіршити диференціальний баланс переданого сигналу, зменшити амплітуду сигналу, збільшити часове коливання та спричинити проблеми з електромагнітними перешкодами. Для високоякісних кабелів перекос всередині диференціальної пари повинен бути менше 10 пс, таких як SFF-8654 8i до SFF-8643 або кабель Anti-misalignment Insertion.
Електромагнітні перешкоди
Існує багато причин виникнення проблем з електромагнітними перешкодами в кабелях: погане екранування або його відсутність, неправильний метод заземлення, незбалансовані диференціальні сигнали, а також невідповідність імпедансу. Для зовнішніх кабелів екранування та заземлення, ймовірно, є двома найважливішими факторами, які слід враховувати, наприклад, для кабелів SFF-8087 з червоною сіткою або заземлюючих кабелів Cooper.
Зазвичай, зовнішнє або електромагнітне екранування повинно бути подвійним екрануванням з металевої фольги та плетеного шару, із загальним покриттям щонайменше 85%. Водночас, це екранування повинно бути підключене до зовнішньої оболонки роз'єму з повним з'єднанням на 360°. Екранування окремих диференціальних пар повинно бути ізольоване від зовнішнього екранування, а їхні фільтруючі лінії повинні закінчуватися на системному сигналі або землі постійного струму, щоб забезпечити єдиний контроль імпедансу для роз'єму та кабельних компонентів, таких як кабель SFF-8654 8i Full Wrap із захистом від розсікання або захистом від сколів.