Cables SAS de alta velocidade: conectores e optimización de sinal

Cables SAS de alta velocidade: conectores e optimización de sinal

Especificacións de integridade do sinal

Algúns dos principais parámetros da integridade do sinal inclúen a perda de inserción, a diafonía no extremo próximo e no extremo afastado, a perda de retorno, a distorsión asimétrica dentro dos pares diferenciais e a amplitude do modo diferencial ao modo común. Aínda que estes factores están interrelacionados e inflúen mutuamente, podemos considerar cada factor individualmente para estudar o seu impacto principal.
Perda de inserción
A perda de inserción é a atenuación da amplitude do sinal desde o extremo transmisor ata o extremo receptor dun cable, e é directamente proporcional á frecuencia. A perda de inserción tamén depende do calibre do cable, como se mostra no gráfico de atenuación seguinte. Para compoñentes internos de curto alcance que usan cables de 30 ou 28 AWG, os cables de alta calidade deberían ter unha atenuación inferior a 2 dB/m a 1,5 GHz. Para SAS externos de 6 Gb/s que usan cables de 10 m, recoméndase usar cables cun calibre medio de cable de 24, que teñen unha atenuación de só 13 dB a 3 GHz. Se queres conseguir unha maior marxe de sinal a taxas de transferencia de datos máis altas, especifica cables con menor atenuación a altas frecuencias para cables máis longos, como SFF-8482 con cable POWER ou SlimSAS SFF-8654 8i.

Interferencia
A diafonía refírese á cantidade de enerxía que se transmite dun sinal ou par diferencial a outro sinal ou par diferencial. Para os cables SAS, se a diafonía do extremo próximo (NEXT) non é o suficientemente pequena, causará a maioría dos problemas de enlace. A medición de NEXT realízase só nun extremo do cable e é o tamaño da enerxía transferida desde o par de sinais de transmisión de saída ao par receptor de entrada. A medición da diafonía do extremo afastado (FEXT) realízase inxectando un sinal no par de transmisión nun extremo do cable e observando canta enerxía aínda se retén no sinal de transmisión no outro extremo do cable. A NEXT nos compoñentes e conectores do cable adoita estar causada por un illamento deficiente do par diferencial de sinal, posiblemente debido a tomas e conectores, conexión a terra incompleta ou manexo incorrecto da área de terminación do cable. Os deseñadores de sistemas deben garantir que os ensambladores de cables teñan abordado estes tres problemas, como en compoñentes como o MINI SAS HD SFF-8644 ou o OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 e 28 son as curvas de perda típicas dun cable de 100 Ω.

Para conxuntos de cables de alta calidade, o NEXT medido de acordo coa “SFF-8410 – Especificación para probas e requisitos de rendemento de cobre HSS” debe ser inferior ao 3 %. En canto ao parámetro S, o NEXT debe ser superior a 28 dB.
Perda de retorno
A perda de retorno mide a magnitude da enerxía reflectida polo sistema ou cable cando se inxecta un sinal. Esta enerxía reflectida provoca unha diminución da amplitude do sinal no extremo receptor do cable e pode levar a problemas de integridade do sinal no extremo transmisor, o que á súa vez pode causar problemas de interferencia electromagnética para o sistema e os deseñadores do sistema.
Esta perda de retorno débese a unha desaxuste de impedancia nos compoñentes do cable. Só tratando este problema con moito coidado é posible que a impedancia non cambie cando o sinal pasa a través de enchufes, fichas e terminais de cable, para minimizar a variación da impedancia. O estándar SAS-4 actual actualiza o valor da impedancia de ±10 Ω en SAS-2 a ±3 Ω. Os cables de alta calidade deben manter o requisito dentro da tolerancia nominal de 85 ou 100 ± 3 Ω, como o SFF-8639 con cable SATA de 15 pines ou MCIO de 74 pines.

Distorsión oblicua
Nos cables SAS, existen dous tipos de distorsión asimétrica: entre pares diferenciais e dentro de pares diferenciais (teoría da integridade do sinal - sinal diferencial). Teoricamente, se se introducen varios sinais simultaneamente nun extremo do cable, deberían chegar ao outro extremo simultaneamente. Se estes sinais non chegan simultaneamente, este fenómeno chámase distorsión asimétrica do cable ou distorsión por retardo-asimetría. Para os pares diferenciais, a distorsión asimétrica dentro do par diferencial é o retardo entre os dous condutores do par diferencial, mentres que a distorsión asimétrica entre pares diferenciais é o retardo entre dous conxuntos de pares diferenciais. Unha distorsión asimétrica maior dentro do par diferencial pode deteriorar o equilibrio diferencial do sinal transmitido, reducir a amplitude do sinal, aumentar a trepidación temporal e causar problemas de interferencia electromagnética. Para cables de alta calidade, a distorsión asimétrica dentro do par diferencial debería ser inferior a 10 ps, ​​como o SFF-8654 8i a SFF-8643 ou o cable de inserción antidesalineamento.
Interferencia electromagnética
Hai moitas causas dos problemas de interferencia electromagnética nos cables: un blindaxe deficiente ou inexistente, un método de conexión a terra incorrecto, sinais diferenciais desequilibrados e, ademais, a desigualdade de impedancia tamén é unha causa. Para os cables externos, o blindaxe e a conexión a terra probablemente sexan os dous factores máis importantes que hai que ter en conta, como o cable de conexión a terra SFF-8087 con malla vermella ou o cable de conexión a terra de malla Cooper.
Normalmente, o blindaxe contra interferencias externas ou electromagnéticas debe ser un blindaxe dobre de lámina metálica e capa trenzada, cunha cobertura total de polo menos o 85 %. Ao mesmo tempo, este blindaxe debe conectarse á cuberta exterior do conector, cunha conexión completa de 360°. O blindaxe dos pares diferenciais individuais debe illarse do blindaxe externo e as súas liñas de filtrado deben terminar no sinal do sistema ou na terra de CC para garantir un control de impedancia unificado para os compoñentes do conector e do cable, como o cable conector SFF-8654 8i Full Wrap anti-corte ou a proba de escotaduras.