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 parámetros principales de la integridad de la señal incluyen la pérdida de inserción, la diafonía en el extremo cercano y lejano, la pérdida de retorno, la distorsión de asimetría dentro de los pares diferenciales y la amplitud del modo diferencial al modo común. Si bien estos factores están interrelacionados y se influyen mutuamente, podemos considerarlos 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 extremo 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 externo de 6 Gb/s que utiliza cables de 10 m, se recomienda usar cables con un calibre promedio de 24, que tienen una atenuación de 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 POWER o el SlimSAS SFF-8654 8i.

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

Las curvas 24, 26 y 28 representan las pérdidas típicas de un cable de 100 Ω.

Para conjuntos de cables de alta calidad, el valor NEXT medido de acuerdo con la norma “SFF-8410 – Especificación para pruebas de cobre HSS y requisitos de rendimiento” debe ser inferior al 3 %. En cuanto al parámetro S, el valor 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 en 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 la desadaptación de impedancia en los componentes del cable. Solo tratando este problema con sumo cuidado se puede evitar que la impedancia varíe al pasar la señal por los conectores, enchufes y terminales del cable, minimizando así la variación de impedancia. 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 SFF-8639 con SATA 15P o el cable MCIO de 74 pines.

Distorsión sesgada
En los cables SAS, existen dos tipos de distorsión de sesgo: entre pares diferenciales y dentro de los pares diferenciales (teoría de la integridad de la señal - señal diferencial). Teóricamente, si se introducen varias señales simultáneamente en un extremo del cable, deberían llegar al otro extremo simultáneamente. Si estas señales no llegan simultáneamente, este fenómeno se denomina distorsión de sesgo del cable o distorsión de retardo-sesgo. Para los pares diferenciales, la distorsión de sesgo dentro del par diferencial es el retardo entre los dos conductores del par diferencial, mientras que la distorsión de sesgo entre pares diferenciales es el retardo entre dos conjuntos de pares diferenciales. Una mayor distorsión de sesgo 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. Para cables de alta calidad, la distorsión de sesgo dentro del par diferencial debe ser inferior a 10 ps, ​​como en el caso de los cables SFF-8654 8i a SFF-8643 o los cables de inserción anti-desalineación.
Interferencia electromagnética
Existen muchas causas de problemas de interferencia electromagnética en los cables: blindaje deficiente o inexistente, método de conexión a tierra incorrecto, señales diferenciales desequilibradas y, además, la desadaptación de impedancia también puede ser una causa. Para cables externos, el blindaje y la conexión a tierra son probablemente los dos factores más importantes a considerar, como el cable SFF-8087 con malla roja o malla de cobre.
Por lo general, el apantallamiento contra interferencias externas o electromagnéticas debe ser de doble capa, compuesta por una lámina metálica y una capa trenzada, con una cobertura total de al menos el 85 %. Este apantallamiento debe conectarse 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 con conector SFF-8654 8i Full Wrap anti-corte o Scoop-proof.