Cavi SAS ad alta velocità: connettori e ottimizzazione del segnale
Specifiche di integrità del segnale
Alcuni dei principali parametri dell'integrità del segnale includono la perdita di inserzione, la diafonia tra la sorgente vicina e quella lontana, la perdita di ritorno, la distorsione di skew all'interno delle coppie differenziali e l'ampiezza dalla modalità differenziale alla modalità comune. Sebbene questi fattori siano interrelati e si influenzino reciprocamente, possiamo considerarli singolarmente per studiarne l'impatto principale.
Perdita di inserzione
La perdita di inserzione è l'attenuazione dell'ampiezza del segnale dall'estremità trasmittente a quella ricevente di un cavo ed è direttamente proporzionale alla frequenza. La perdita di inserzione dipende anche dalla sezione del filo, come mostrato nel grafico di attenuazione sottostante. Per i componenti interni a corto raggio che utilizzano cavi da 30 o 28 AWG, i cavi di alta qualità dovrebbero avere un'attenuazione inferiore a 2 dB/m a 1,5 GHz. Per SAS esterno a 6 Gb/s che utilizza cavi da 10 m, si consiglia di utilizzare cavi con una sezione media di 24 AWG, che hanno un'attenuazione di soli 13 dB a 3 GHz. Se si desidera ottenere un margine di segnale maggiore a velocità di trasferimento dati più elevate, specificare cavi con attenuazione inferiore alle alte frequenze per cavi più lunghi, come SFF-8482 con cavo POWER o SlimSAS SFF-8654 8i.
Interferenza
La diafonia si riferisce alla quantità di energia trasmessa da un segnale o da una coppia differenziale a un altro segnale o coppia differenziale. Nei cavi SAS, se la diafonia in prossimità dell'estremità (NEXT) non è sufficientemente bassa, causerà la maggior parte dei problemi di collegamento. La misurazione della NEXT viene effettuata solo a un'estremità del cavo e rappresenta l'entità dell'energia trasferita dalla coppia di segnali di trasmissione in uscita alla coppia di segnali di ricezione in ingresso. La misurazione della diafonia in lontananza (FEXT) viene effettuata iniettando un segnale nella coppia di trasmissione a un'estremità del cavo e osservando quanta energia viene ancora trattenuta dal segnale di trasmissione all'altra estremità del cavo. La NEXT nei componenti e nei connettori dei cavi è solitamente causata da un isolamento inadeguato della coppia differenziale di segnali, possibilmente dovuto a prese e spine, messa a terra incompleta o gestione impropria dell'area di terminazione del cavo. I progettisti di sistemi devono assicurarsi che gli assemblatori di cavi abbiano affrontato questi tre problemi, come ad esempio nei componenti MINI SAS HD SFF-8644 o OCuLink SFF-8611 4i.
Le figure 24, 26 e 28 rappresentano le curve di perdita tipiche di un cavo da 100Ω.
Per i cavi assemblati di alta qualità, il valore NEXT misurato secondo la norma "SFF-8410 – Specifiche per i test e i requisiti prestazionali del rame HSS" dovrebbe essere inferiore al 3%. Per quanto riguarda il parametro S, il valore NEXT dovrebbe essere superiore a 28 dB.
perdita di rendimento
La perdita di ritorno misura l'entità dell'energia riflessa dal sistema o dal cavo quando viene iniettato un segnale. Questa energia riflessa provoca una diminuzione dell'ampiezza del segnale all'estremità ricevente del cavo e può causare problemi di integrità del segnale all'estremità trasmittente, che a loro volta possono provocare problemi di interferenza elettromagnetica per il sistema e i progettisti del sistema.
Questa perdita di ritorno è causata dalla disomogeneità di impedenza nei componenti del cavo. Solo trattando questo problema con estrema attenzione è possibile evitare variazioni di impedenza quando il segnale attraversa prese, spine e terminali del cavo, minimizzando così la variazione di impedenza. L'attuale standard SAS-4 aggiorna il valore di impedenza da ±10Ω dello standard SAS-2 a ±3Ω. I cavi di alta qualità dovrebbero rispettare i requisiti entro la tolleranza nominale di 85 o 100 ± 3Ω, come ad esempio il cavo SFF-8639 con connettore SATA 15P o il cavo MCIO a 74 pin.
Distorsione obliqua
Nei cavi SAS, esistono due tipi di distorsione di skew: tra coppie differenziali e all'interno delle coppie differenziali (teoria dell'integrità del segnale – segnale differenziale). Teoricamente, se più segnali vengono immessi simultaneamente a un'estremità del cavo, dovrebbero raggiungere l'altra estremità simultaneamente. Se questi segnali non arrivano simultaneamente, questo fenomeno è chiamato distorsione di skew del cavo o distorsione di ritardo-skew. Per le coppie differenziali, la distorsione di skew all'interno della coppia differenziale è il ritardo tra i due conduttori della coppia differenziale, mentre la distorsione di skew tra coppie differenziali è il ritardo tra due gruppi di coppie differenziali. Una maggiore distorsione di skew all'interno della coppia differenziale può deteriorare l'equilibrio differenziale del segnale trasmesso, ridurre l'ampiezza del segnale, aumentare il jitter temporale e causare problemi di interferenza elettromagnetica. Per i cavi di alta qualità, la distorsione di skew all'interno della coppia differenziale dovrebbe essere inferiore a 10 ps, come nel caso dei cavi SFF-8654 8i a SFF-8643 o dei cavi con inserzione anti-disallineamento.
Interferenze elettromagnetiche
Esistono molte cause di problemi di interferenza elettromagnetica nei cavi: schermatura inadeguata o assente, metodo di messa a terra errato, segnali differenziali sbilanciati e, inoltre, anche il disadattamento di impedenza può esserne la causa. Per i cavi esterni, la schermatura e la messa a terra sono probabilmente i due fattori più importanti da considerare, come ad esempio il cavo SFF-8087 con rete rossa o rete di rame.
Generalmente, la schermatura dalle interferenze esterne o elettromagnetiche dovrebbe essere costituita da una doppia schermatura in lamina metallica e strato intrecciato, con una copertura complessiva di almeno l'85%. Allo stesso tempo, questa schermatura dovrebbe essere collegata alla guaina esterna del connettore, con una connessione completa a 360°. La schermatura delle singole coppie differenziali dovrebbe essere isolata dalla schermatura esterna e le relative linee di filtraggio dovrebbero terminare sul segnale di sistema o sulla massa CC per garantire un controllo unificato dell'impedenza per i componenti del connettore e del cavo, come ad esempio il cavo con connettore antitaglio o anti-scoop SFF-8654 8i Full Wrap.
Data di pubblicazione: 8 agosto 2025
