Cables SAS de alta velocidad: conectores y optimización de la señal

Cables SAS de alta velocidad: conectores y optimización de la señal

Especificaciones de integridad de la señal

Algunos de los principales parámetros de la integridad de la señal incluyen la pérdida de inserción, la diafonía en los extremos cercano y lejano, la pérdida de retorno, la distorsión por sesgo en pares diferenciales y la amplitud del modo diferencial al modo común. Si bien estos factores están interrelacionados y se influyen mutuamente, podemos considerar cada uno individualmente para estudiar su impacto principal.
Pérdida de inserción
La pérdida de inserción es la atenuación de la amplitud de la señal desde el extremo transmisor hasta el receptor de un cable, y es directamente proporcional a la frecuencia. La pérdida de inserción también depende del calibre del cable, como se muestra en el gráfico de atenuación a continuación. Para componentes internos de corto alcance que utilizan cables de 30 o 28 AWG, los cables de alta calidad deben tener una atenuación inferior a 2 dB/m a 1,5 GHz. Para SAS externos de 6 Gb/s con cables de 10 m, se recomienda utilizar cables con un calibre promedio de 24, que tienen una atenuación de tan solo 13 dB a 3 GHz. Si desea obtener un mayor margen de señal a velocidades de transferencia de datos más altas, especifique cables con menor atenuación a altas frecuencias para cables más largos, como el SFF-8482 con cable de alimentación o el SlimSAS SFF-8654 8i.

Diafonía
La diafonía se refiere a la cantidad de energía que se transmite de una señal o par diferencial a otra. En los cables SAS, si la diafonía del extremo cercano (NEXT) no es lo suficientemente baja, causará la mayoría de los problemas de enlace. La NEXT se mide solo en un extremo del cable y mide la energía transferida del par de señales de transmisión de salida al par de recepción de entrada. La diafonía del extremo lejano (FEXT) se mide inyectando una señal en el par de transmisión en un extremo del cable y observando cuánta energía aún se retiene en la señal de transmisión en el otro extremo. La NEXT en componentes y conectores de cable suele deberse a un aislamiento deficiente del par diferencial de señal, posiblemente debido a conectores, una conexión a tierra incompleta o un manejo inadecuado de la zona de terminación del cable. Los diseñadores de sistemas deben asegurarse de que los ensambladores de cables hayan abordado estos tres problemas, como en componentes como MINI SAS HD SFF-8644 u OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 y 28 son las curvas de pérdida de cable típicas de 100 Ω.

Para conjuntos de cables de alta calidad, el NEXT medido según la norma “SFF-8410 – Especificación para pruebas y requisitos de rendimiento de cobre HSS” debe ser inferior al 3 %. En cuanto al parámetro S, el NEXT debe ser superior a 28 dB.
Pérdida de retorno
La pérdida de retorno mide la magnitud de la energía reflejada por el sistema o cable al inyectar una señal. Esta energía reflejada provoca una disminución de la amplitud de la señal en el extremo receptor del cable y puede generar problemas de integridad de la señal en el extremo transmisor, lo que a su vez puede causar problemas de interferencia electromagnética para el sistema y sus diseñadores.
Esta pérdida de retorno se debe a una discrepancia de impedancia en los componentes del cable. Solo un manejo cuidadoso de este problema permite que la impedancia no cambie al pasar la señal por las tomas, conectores y terminales del cable, minimizando así su variación. El estándar SAS-4 actual actualiza el valor de impedancia de ±10 Ω en SAS-2 a ±3 Ω. Los cables de alta calidad deben mantener el requisito dentro de la tolerancia nominal de 85 o 100 ±3 Ω, como el cable SFF-8639 con SATA 15P o MCIO de 74 pines.

Distorsión sesgada
En los cables SAS, existen dos tipos de distorsión oblicua: entre pares diferenciales y dentro de pares diferenciales (teoría de integridad de señal - señal diferencial). En teoría, si varias señales entran simultáneamente en un extremo del cable, deberían llegar al otro extremo simultáneamente. Si estas señales no llegan simultáneamente, este fenómeno se denomina distorsión oblicua del cable o distorsión oblicua por retardo. En los pares diferenciales, la distorsión oblicua dentro del par diferencial es el retardo entre los dos conductores del par diferencial, mientras que la distorsión oblicua entre pares diferenciales es el retardo entre dos conjuntos de pares diferenciales. Una distorsión oblicua mayor dentro del par diferencial puede deteriorar el balance diferencial de la señal transmitida, reducir la amplitud de la señal, aumentar la fluctuación temporal y causar problemas de interferencia electromagnética. En cables de alta calidad, la distorsión oblicua dentro del par diferencial debe ser inferior a 10 ps, ​​como en el caso del cable SFF-8654 8i a SFF-8643 o el cable de inserción antidesalineación.
interferencia electromagnética
Existen muchas causas de problemas de interferencia electromagnética en cables: blindaje deficiente o nulo, método de puesta a tierra incorrecto, señales diferenciales desequilibradas y, además, la desadaptación de impedancia también es una causa. En cables externos, el blindaje y la puesta a tierra son probablemente los dos factores más importantes a considerar, como el cable SFF-8087 con malla roja o el cable de puesta a tierra con malla de cobre.
Normalmente, el apantallamiento contra interferencias externas o electromagnéticas debe consistir en un doble apantallamiento de lámina metálica y capa trenzada, con una cobertura total de al menos el 85 %. Este apantallamiento debe conectarse simultáneamente a la cubierta exterior del conector, con una conexión completa de 360°. El apantallamiento de cada par diferencial debe estar aislado del apantallamiento externo, y sus líneas de filtrado deben terminar en la señal del sistema o en la tierra de CC para garantizar un control de impedancia uniforme para el conector y los componentes del cable, como el cable conector SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash o Scoop-proof.