Høyhastighets SAS-kabler: Kontakter og signaloptimalisering

Høyhastighets SAS-kabler: Kontakter og signaloptimalisering

Spesifikasjoner for signalintegritet

Noen av hovedparametrene for signalintegritet inkluderer innsettingstap, krysstale i nær- og fjern-enden, returtap, skjevhetsforvrengning innenfor differensialpar og amplituden fra differensialmodus til fellesmodus. Selv om disse faktorene er sammenhengende og påvirker hverandre, kan vi vurdere hver faktor én om gangen for å studere dens primære innvirkning.
Innsettingstap
Innsettingstap er dempningen av signalamplitude fra senderenden til mottakerenden av en kabel, og det er direkte proporsjonalt med frekvensen. Innsettingstapet avhenger også av ledningstykkelsen, som vist i dempningsgrafen nedenfor. For interne komponenter med kort rekkevidde som bruker 30- eller 28-AWG-kabler, bør kabler av høy kvalitet ha en demping på mindre enn 2 dB/m ved 1,5 GHz. For ekstern 6 Gb/s SAS som bruker 10 m kabler, anbefales det å bruke kabler med en gjennomsnittlig ledningstykkelse på 24, som har en demping på bare 13 dB ved 3 GHz. Hvis du vil oppnå større signalmargin ved høyere dataoverføringshastigheter, spesifiser kabler med lavere demping ved høye frekvenser for lengre kabler, for eksempel SFF-8482 med POWER-kabel eller SlimSAS SFF-8654 8i.

Krysstale
Krysstale refererer til mengden energi som overføres fra ett signal- eller differensialpar til et annet signal- eller differensialpar. For SAS-kabler, hvis nær-ende-krysstale (NEXT) ikke er liten nok, vil det forårsake de fleste koblingsproblemene. Målingen av NEXT utføres kun i den ene enden av kabelen, og det er størrelsen på energien som overføres fra utgangsoverføringssignalparet til inngangsmottakerparet. Målingen av fjern-ende-krysstale (FEXT) utføres ved å injisere et signal inn i overføringsparet i den ene enden av kabelen og observere hvor mye energi som fortsatt er beholdt på overføringssignalet i den andre enden av kabelen. NEXT i kabelkomponenter og kontakter er vanligvis forårsaket av dårlig isolasjon av signaldifferensialparet, muligens på grunn av stikkontakter og plugger, ufullstendig jording eller feil håndtering av kabeltermineringsområdet. Systemdesignere må sørge for at kabelmontører har adressert disse tre problemene, for eksempel i komponenter som MINI SAS HD SFF-8644 eller OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 og 28 er de typiske tapskurvene for 100Ω-kabler.

For kabelmonteringer av høy kvalitet bør NEXT målt i samsvar med «SFF-8410 – Spesifikasjon for HSS-kobbertesting og ytelseskrav» være lavere enn 3 %. Når det gjelder S-parameteren, bør NEXT være større enn 28 dB.
Avkastningstap
Returtap måler størrelsen på energien som reflekteres fra systemet eller kabelen når et signal injiseres. Denne reflekterte energien forårsaker en reduksjon i signalamplituden i mottakerenden av kabelen og kan føre til problemer med signalintegriteten i senderenden, noe som igjen kan forårsake problemer med elektromagnetisk interferens for systemet og systemdesignerne.
Dette returtapet skyldes impedansavvik i kabelkomponentene. Bare ved å behandle dette problemet svært nøye kan impedansen ikke endres når signalet passerer gjennom stikkontakter, plugger og kabelterminaler, slik at impedansvariasjonen minimeres. Den nåværende SAS-4-standarden oppdaterer impedansverdien fra ±10Ω i SAS-2 til ±3Ω. Kabler av høy kvalitet bør holde kravet innenfor toleransen på den nominelle 85 eller 100 ± 3Ω, for eksempel SFF-8639 med SATA 15P eller MCIO 74-pins kabel.

Skjev forvrengning
I SAS-kabler finnes det to typer skjevhetsforvrengning: mellom differensialpar og innenfor differensialpar (signalintegritetsteori – differensialsignal). Teoretisk sett, hvis flere signaler mates inn samtidig i den ene enden av kabelen, skal de nå den andre enden samtidig. Hvis disse signalene ikke ankommer samtidig, kalles dette fenomenet kabelskjevhetsforvrengning, eller forsinkelsesskjevhetsforvrengning. For differensialpar er skjevhetsforvrengning i differensialparet forsinkelsen mellom de to lederne i differensialparet, mens skjevhetsforvrengning mellom differensialpar er forsinkelsen mellom to sett med differensialpar. Større skjevhetsforvrengning i differensialparet kan forringe differensialbalansen til det overførte signalet, redusere signalamplituden, øke tidsjitter og forårsake problemer med elektromagnetisk interferens. For kabler av høy kvalitet bør skjevhetsforvrengning i differensialparet være mindre enn 10 ps, ​​for eksempel SFF-8654 8i til SFF-8643 eller Anti-misalignment Insertion-kabel.
Elektromagnetisk interferens
Det er mange årsaker til problemer med elektromagnetisk interferens i kabler: dårlig eller ingen skjerming, feil jordingsmetode, ubalanserte differensialsignaler, og videre er impedansavvik også en årsak. For eksterne kabler er skjerming og jording sannsynligvis de to viktigste faktorene som må tas tak i, for eksempel SFF-8087 med rød netting eller Cooper-nettjordingskabel.
Vanligvis bør ekstern eller elektromagnetisk interferensskjerming være en dobbel skjerming av metallfolie og flettet lag, med en total dekning på minst 85 %. Samtidig bør denne skjermingen kobles til den ytre kappen på kontakten, med en 360° komplett tilkobling. Skjermingen av individuelle differensialpar bør isoleres fra den eksterne skjermingen, og filterlinjene deres bør avsluttes ved systemsignalet eller DC-jord for å sikre enhetlig impedanskontroll for kontakt- og kabelkomponentene, for eksempel SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash eller Scoop-proof kontaktkabel.