Hogesnelheids-SAS-kabels: connectoren en signaaloptimalisatie

Hogesnelheids-SAS-kabels: connectoren en signaaloptimalisatie

Specificaties voor signaalintegriteit

Enkele van de belangrijkste parameters van signaalintegriteit zijn insertieverlies, overspraak in de nabije en verre richting, retourverlies, scheve vervorming binnen differentiële paren en de amplitude van differentiële modus naar common mode. Hoewel deze factoren met elkaar samenhangen en elkaar beïnvloeden, kunnen we elke factor afzonderlijk bekijken om de primaire impact ervan te bestuderen.
Invoegingsverlies
Invoegverlies is de demping van de signaalamplitude van de zend- naar de ontvangstzijde van een kabel en is recht evenredig met de frequentie. Invoegverlies is ook afhankelijk van de draaddikte, zoals weergegeven in de onderstaande dempingsgrafiek. Voor interne componenten met een kort bereik die kabels van 30 of 28 AWG gebruiken, moeten hoogwaardige kabels een demping hebben van minder dan 2 dB/m bij 1,5 GHz. Voor externe 6 Gb/s SAS met kabels van 10 m wordt aanbevolen om kabels te gebruiken met een gemiddelde draaddikte van 24, die een demping hebben van slechts 13 dB bij 3 GHz. Als u een grotere signaalmarge wilt bereiken bij hogere gegevensoverdrachtssnelheden, specificeer dan kabels met een lagere demping bij hoge frequenties voor langere kabels, zoals de SFF-8482 met POWER-kabel of de SlimSAS SFF-8654 8i.

Overspraak
Overspraak verwijst naar de hoeveelheid energie die van het ene signaal- of differentiële paar naar het andere signaal- of differentiële paar wordt overgedragen. Bij SAS-kabels zal een geringe overspraak aan de nabije kant (NEXT) de meeste verbindingsproblemen veroorzaken. De NEXT-meting vindt slechts aan één uiteinde van de kabel plaats en is de energieomvang die van het uitgangssignaalpaar naar het ingangssignaalpaar wordt overgedragen. De meting van verre overspraak (FEXT) wordt uitgevoerd door een signaal in het transmissiepaar aan het ene uiteinde van de kabel te injecteren en te observeren hoeveel energie er nog in het transmissiesignaal aan het andere uiteinde van de kabel zit. NEXT in kabelcomponenten en connectoren wordt meestal veroorzaakt door slechte isolatie van het signaal-differentiële paar, mogelijk door aansluitingen en stekkers, onvolledige aarding of onjuist gebruik van de kabelaansluiting. Systeemontwerpers moeten ervoor zorgen dat kabelassemblagebedrijven deze drie problemen hebben aangepakt, bijvoorbeeld bij componenten zoals de MINI SAS HD SFF-8644 of de OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 en 28 zijn de typische 100Ω kabelverliescurves.

Voor hoogwaardige kabelassemblages moet de NEXT, gemeten volgens de "SFF-8410 – Specificatie voor HSS-kopertest- en prestatie-eisen", lager zijn dan 3%. Wat de S-parameter betreft, moet de NEXT hoger zijn dan 28 dB.
Rendementsverlies
Return loss meet de grootte van de energie die door het systeem of de kabel wordt gereflecteerd wanneer een signaal wordt geïnjecteerd. Deze gereflecteerde energie veroorzaakt een afname van de signaalamplitude aan de ontvangende kant van de kabel en kan leiden tot problemen met de signaalintegriteit aan de verzendende kant, wat op zijn beurt elektromagnetische interferentieproblemen kan veroorzaken voor het systeem en de systeemontwerpers.
Dit retourverlies wordt veroorzaakt door impedantiemismatch in de kabelcomponenten. Alleen door dit probleem zeer zorgvuldig aan te pakken, kan de impedantie niet veranderen wanneer het signaal door sockets, stekkers en kabelaansluitingen gaat, om de impedantievariatie te minimaliseren. De huidige SAS-4-standaard actualiseert de impedantiewaarde van ±10 Ω in SAS-2 naar ±3 Ω. Hoogwaardige kabels moeten aan de vereiste voldoen binnen de tolerantie van de nominale 85 of 100 ±3 Ω, zoals de SFF-8639 met SATA 15P of MCIO 74-pins kabel.

Scheve vervorming
In SAS-kabels komen twee soorten scheefheidsvervorming voor: tussen differentiële paren en binnen differentiële paren (signaalintegriteitstheorie – differentieel signaal). Theoretisch gezien zouden signalen die gelijktijdig aan één uiteinde van de kabel binnenkomen, ook gelijktijdig aan de andere kant moeten aankomen. Als deze signalen niet gelijktijdig aankomen, wordt dit fenomeen kabelscheefheidsvervorming of delay-scheefheidsvervorming genoemd. Bij differentiële paren is de scheefheidsvervorming binnen het differentiële paar de vertraging tussen de twee geleiders van het differentiële paar, terwijl de scheefheidsvervorming tussen differentiële paren de vertraging is tussen twee sets differentiële paren. Een grotere scheefheidsvervorming binnen het differentiële paar kan de differentiële balans van het verzonden signaal verslechteren, de signaalamplitude verminderen, de tijdjitter verhogen en elektromagnetische interferentie veroorzaken. Voor hoogwaardige kabels moet de scheefheidsvervorming binnen het differentiële paar minder dan 10 ps zijn, zoals bij de SFF-8654 8i naar SFF-8643 of de Anti-misalignment Insertion-kabel.
Elektromagnetische interferentie
Er zijn veel oorzaken voor elektromagnetische interferentie in kabels: slechte of geen afscherming, onjuiste aardingsmethode, ongebalanceerde differentiële signalen en impedantiemismatch kan ook een oorzaak zijn. Voor externe kabels zijn afscherming en aarding waarschijnlijk de twee belangrijkste factoren die moeten worden aangepakt, zoals SFF-8087 met rode mesh of Cooper mesh aardingskabel.
Meestal moet de afscherming tegen externe of elektromagnetische interferentie bestaan ​​uit een dubbele afscherming van metaalfolie en een gevlochten laag, met een totale dekking van ten minste 85%. Tegelijkertijd moet deze afscherming worden aangesloten op de buitenmantel van de connector, met een volledige 360°-verbinding. De afscherming van individuele differentiële paren moet worden geïsoleerd van de externe afscherming en hun filterlijnen moeten eindigen bij het systeemsignaal of de DC-aarde om een ​​uniforme impedantieregeling voor de connector en kabelcomponenten te garanderen, zoals de SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash of Scoop-proof connectorkabel.