สายเคเบิล SAS ความเร็วสูง: ขั้วต่อและการเพิ่มประสิทธิภาพสัญญาณ
ข้อกำหนดความสมบูรณ์ของสัญญาณ
พารามิเตอร์หลักบางประการของความสมบูรณ์ของสัญญาณ ได้แก่ การสูญเสียการแทรก (insertion loss), การรบกวนข้ามช่องสัญญาณระยะใกล้และระยะไกล (near-end and far-end crosstalk), การสูญเสียการสะท้อนกลับ (return loss), การบิดเบือนแบบเฉียง (skew distortion) ภายในคู่สัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียล (differential pairs) และแอมพลิจูดจากโหมดดิฟเฟอเรนเชียลไปสู่โหมดร่วม (common mode) แม้ว่าปัจจัยเหล่านี้จะมีความสัมพันธ์กันและส่งผลกระทบต่อกัน แต่เราสามารถพิจารณาแต่ละปัจจัยทีละอย่างเพื่อศึกษาผลกระทบหลักของมันได้
การสูญเสียการแทรก
การสูญเสียการแทรก (Insertion loss) คือการลดทอนของความแรงสัญญาณจากปลายส่งไปยังปลายรับของสายเคเบิล และแปรผันตรงกับความถี่ การสูญเสียการแทรกยังขึ้นอยู่กับขนาดของลวดด้วย ดังแสดงในกราฟการลดทอนด้านล่าง สำหรับอุปกรณ์ภายในระยะสั้นที่ใช้สายเคเบิลขนาด 30 หรือ 28 AWG สายเคเบิลคุณภาพสูงควรมีการลดทอนน้อยกว่า 2 dB/m ที่ 1.5 GHz สำหรับอุปกรณ์ SAS 6 Gb/s ภายนอกที่ใช้สายเคเบิลยาว 10 เมตร แนะนำให้ใช้สายเคเบิลที่มีขนาดลวดเฉลี่ย 24 ซึ่งมีการลดทอนเพียง 13 dB ที่ 3 GHz หากคุณต้องการให้มีระยะขอบสัญญาณมากขึ้นที่อัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงขึ้น ให้ระบุสายเคเบิลที่มีการลดทอนต่ำกว่าที่ความถี่สูงสำหรับสายเคเบิลที่ยาวกว่า เช่น SFF-8482 พร้อมสายเคเบิล POWER หรือ SlimSAS SFF-8654 8i
ครอสทอล์ก
ครอสทอล์ก (Crosstalk) หมายถึงปริมาณพลังงานที่ส่งผ่านจากสัญญาณหนึ่งหรือคู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลหนึ่งไปยังสัญญาณอื่นหรือคู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลอื่น สำหรับสายเคเบิล SAS หากครอสทอล์กที่ปลายใกล้ (NEXT) ไม่น้อยพอ จะทำให้เกิดปัญหาการเชื่อมต่อส่วนใหญ่ การวัด NEXT จะทำที่ปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิลเท่านั้น และเป็นการวัดขนาดของพลังงานที่ถ่ายโอนจากคู่สัญญาณส่งไปยังคู่สัญญาณรับ การวัดครอสทอล์กที่ปลายไกล (FEXT) ทำได้โดยการป้อนสัญญาณเข้าไปในคู่สัญญาณส่งที่ปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิล และสังเกตว่าพลังงานยังคงเหลืออยู่ในสัญญาณส่งที่ปลายอีกด้านหนึ่งของสายเคเบิลมากน้อยเพียงใด NEXT ในส่วนประกอบและตัวเชื่อมต่อของสายเคเบิลมักเกิดจากการแยกคู่สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลที่ไม่ดี อาจเนื่องมาจากซ็อกเก็ตและปลั๊ก การต่อสายดินไม่สมบูรณ์ หรือการจัดการบริเวณปลายสายเคเบิลที่ไม่เหมาะสม นักออกแบบระบบจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าผู้ประกอบสายเคเบิลได้แก้ไขปัญหาทั้งสามประการนี้แล้ว เช่น ในส่วนประกอบต่างๆ เช่น MINI SAS HD SFF-8644 หรือ OCuLink SFF-8611 4i
24, 26 และ 28 คือเส้นโค้งการสูญเสียของสายเคเบิล 100Ω ทั่วไป
สำหรับชุดสายเคเบิลคุณภาพสูง ค่า NEXT ที่วัดตามมาตรฐาน “SFF-8410 – ข้อกำหนดสำหรับการทดสอบและประสิทธิภาพของสายทองแดง HSS” ควรต่ำกว่า 3% ส่วนค่าพารามิเตอร์ S นั้น ค่า NEXT ควรมากกว่า 28 dB
การสูญเสียผลตอบแทน
ค่าการสูญเสียการสะท้อน (Return loss) คือค่าที่วัดขนาดของพลังงานที่สะท้อนจากระบบหรือสายเคเบิลเมื่อมีการส่งสัญญาณเข้าไป พลังงานที่สะท้อนกลับนี้ทำให้ความแรงของสัญญาณลดลงที่ปลายด้านรับสัญญาณของสายเคเบิล และอาจนำไปสู่ปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ปลายด้านส่งสัญญาณ ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับระบบและผู้ออกแบบระบบได้
การสูญเสียการสะท้อนกลับนี้เกิดจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ในส่วนประกอบของสายเคเบิล การแก้ไขปัญหานี้อย่างระมัดระวังเท่านั้นที่จะทำให้อิมพีแดนซ์ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อสัญญาณผ่านซ็อกเก็ต ปลั๊ก และขั้วต่อสายเคเบิล เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงของอิมพีแดนซ์ให้น้อยที่สุด มาตรฐาน SAS-4 ปัจจุบันได้ปรับปรุงค่าอิมพีแดนซ์จาก ±10Ω ใน SAS-2 เป็น ±3Ω สายเคเบิลคุณภาพสูงควรคงข้อกำหนดไว้ภายในค่าความคลาดเคลื่อนของค่าปกติ 85 หรือ 100 ± 3Ω เช่น SFF-8639 ที่มี SATA 15P หรือสาย MCIO 74 Pin
การบิดเบี้ยวแบบเฉียง
ในสายเคเบิล SAS มีการบิดเบือนแบบเฉียงสองประเภท ได้แก่ การบิดเบือนระหว่างคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียล และการบิดเบือนภายในคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียล (ทฤษฎีความสมบูรณ์ของสัญญาณ – สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล) ตามทฤษฎีแล้ว หากป้อนสัญญาณหลายสัญญาณพร้อมกันที่ปลายด้านหนึ่งของสายเคเบิล สัญญาณเหล่านั้นควรจะไปถึงปลายอีกด้านหนึ่งพร้อมกัน หากสัญญาณเหล่านี้ไม่มาถึงพร้อมกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การบิดเบือนแบบเฉียงของสายเคเบิล หรือการบิดเบือนแบบเฉียงจากความล่าช้า สำหรับคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียล การบิดเบือนแบบเฉียงภายในคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียลคือความล่าช้าระหว่างตัวนำทั้งสองของคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียล ในขณะที่การบิดเบือนแบบเฉียงระหว่างคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียลคือความล่าช้าระหว่างคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียลสองชุด การบิดเบือนแบบเฉียงภายในคู่สายแบบดิฟเฟอเรนเชียลที่มากขึ้นอาจทำให้ความสมดุลของสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลที่ส่งผ่านลดลง ลดความแรงของสัญญาณ เพิ่มความผันผวนของเวลา และก่อให้เกิดปัญหาการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า สำหรับสายเคเบิลคุณภาพสูง ค่าความผิดเพี้ยนจากการเบี่ยงเบนภายในคู่ดิฟเฟอเรนเชียลควรน้อยกว่า 10 พิโควินาที เช่น สาย SFF-8654 8i ถึง SFF-8643 หรือสายเคเบิลป้องกันการเบี่ยงเบน (Anti-misalignment Insertion cable)
การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
ปัญหาการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในสายเคเบิลมีสาเหตุหลายประการ เช่น การป้องกันสัญญาณรบกวนไม่ดีหรือไม่ป้องกันเลย วิธีการต่อสายดินไม่ถูกต้อง สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลไม่สมดุล และนอกจากนี้ การไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ก็เป็นสาเหตุหนึ่งเช่นกัน สำหรับสายเคเบิลภายนอก การป้องกันสัญญาณรบกวนและการต่อสายดินน่าจะเป็นสองปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ต้องพิจารณา เช่น สายเคเบิล SFF-8087 ที่มีตาข่ายสีแดงหรือตาข่ายทองแดงสำหรับต่อสายดิน
โดยปกติแล้ว การป้องกันการรบกวนจากภายนอกหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ควรเป็นการป้องกันแบบสองชั้น คือ ใช้แผ่นฟอยล์โลหะและชั้นถัก โดยมีพื้นที่ครอบคลุมโดยรวมอย่างน้อย 85% ในขณะเดียวกัน การป้องกันนี้ควรเชื่อมต่อกับปลอกหุ้มด้านนอกของคอนเนคเตอร์ โดยมีการเชื่อมต่อแบบ 360° อย่างสมบูรณ์ การป้องกันของคู่สายสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลแต่ละคู่ควรแยกออกจากการป้องกันภายนอก และสายกรองของพวกมันควรต่อเข้ากับสัญญาณระบบหรือกราวด์ DC เพื่อให้มั่นใจได้ว่ามีการควบคุมอิมพีแดนซ์ที่เป็นเอกภาพสำหรับคอนเนคเตอร์และส่วนประกอบของสายเคเบิล เช่น สายเคเบิลคอนเนคเตอร์แบบป้องกันการเฉือนหรือป้องกันการงัดแงะ SFF-8654 8i Full Wrap
วันที่โพสต์: 8 สิงหาคม 2568
