Comprender la velocidad máxima que se puede transmitir a través de un cable

8

Estoy tratando de obtener un cable FFC / FPC para USB3.0 (+ 5gbps). Esto me llevó a la cuestión de la transmisión de señal. Soy un poco principiante en este tema. Sé que debe hacer coincidir la impedancia en su PCB con su conector / cable para minimizar los reflejos.

Me preguntaba cómo saber qué tan rápido de una señal puede transmitir a través de un cable. Específicamente, ¿qué tipo de parámetros de cable afectan la velocidad de transmisión? Cualquier ayuda es apreciada.

— Mella
fuente

1

Pregunta rápida: ¿está más interesado en las propiedades físicas de los cables o está más interesado en las particularidades de los protocolos de transmisión rápida?

— Simon Marcoux

propiedades físicas

— Nick

2

No olvide aceptar una respuesta una vez que se hayan respondido todas sus preguntas.

— Simon Marcoux

Cuando aumenta la frecuencia, la onda em tiende a propagarse libremente (lo mismo que las antenas). Esta es la razón del uso de guías de onda o cables coaxiales (que son la misma cosa) para la propagación de micro ondas. El conductor externo obliga a la ola a seguir el camino

— Gianluca Conte

21

La frecuencia máxima está relacionada principalmente con las características de pérdida dependientes de la frecuencia del cable. Finalmente, llega a una frecuencia en la que simplemente no obtiene suficiente señal en el otro extremo para usar.

Pérdidas resistivas en los conductores (incluido el efecto de la piel)
Pérdidas dieléctricas en los materiales aislantes.
Pérdidas de radiación si el cable no está completamente blindado

Todos estos tienden a aumentar con la frecuencia.

Es por eso que generalmente cambiamos a otras tecnologías a frecuencias muy altas: guías de onda para equipos de radio de microondas y fibras ópticas para datos de alta velocidad.

— Dave Tweed
fuente

Votaría pero no tengo suficiente representante. ¡Gracias por su respuesta!

— Nick

¿La pérdida de señal se debe a la resistencia en el cable?

— Nick

1

Resistencia parcial en los conductores, y también pérdidas dieléctricas. También hay pérdidas de radiación si el cable no está completamente blindado. Todos estos tienden a aumentar con la frecuencia.

— Dave Tweed

2

La señal impone un campo eléctrico variable en el tiempo a través de los dieléctricos utilizados en los cables. Las cargas dentro de esos dieléctricos se mueven en respuesta a esos campos, y a veces no conservan toda la energía utilizada en ese movimiento. Por ejemplo, si el material es totalmente piezoeléctrico, parte de la energía se distorsiona en su forma física, que finalmente se convierte en calor aleatorio.

— Dave Tweed

2

No se olvide de la dispersión dieléctrica (diferentes velocidades de fase a diferentes frecuencias de señal). Esto técnicamente no es pérdida sino que causa distorsión.

— Captainj2001

7

No puede simplemente "fuente" de cables FFC / FPC para USB 3.x. Estos cables (y los conectores correspondientes) no están calificados para canales USB 3.x. Los cables para USB 3.0 deben cumplir muchos más requisitos que los parámetros de un cable y no solo tener cierta impedancia diferencial.

Para usar cables no estándar (no dentro de la configuración definida por USB), deberá ejecutar todas las pruebas de calificación de cable USB por su cuenta, garantizar los límites de pérdida de inserción, diafonía NEXT / FEXT, impedancia diferencial entre conectores acoplados, etc., etc., si desea que su producto funcione con cualquier grado razonable de confiabilidad.

Para ejecutar su propia calificación, necesitará al menos un osciloscopio de 8-16 GHz y un instrumento TDR (reflectómetro de dominio de tiempo) de 20 GHz, además de hacer un accesorio de ruptura dedicado para acceder a las señales de la manera correcta. La lista de requisitos eléctricos para las líneas de transmisión USB 3.0 se encuentra en el siguiente documento USB-IF . Aunque el documento es principalmente para la calificación de cables estándar y conectores de acoplamiento, el apéndice del documento muestra los requisitos eléctricos generales que se deben cumplir.

— Ale..chenski
fuente

Deberá aprender a usar conectores SMA.

— analogsystemsrf

@analogsystemsrf, ¿no quiso decir que "OP necesitará aprender conectores SMA"? Y no olvide comprar una llave dinamométrica preestablecida 5/16 para ellos ... solo $ 216.26 de Pasternack, por ejemplo ... :-)

— Ale..chenski

1

@analogsystemsrf ¿Has visto un conector USB 3 en una placa base? Son encabezados de alfiler.

— user71659

@ user71659, ¿Has visto algún dispositivo de prueba USB 3.0? usb.org/developers/estoreinfo/SuperSpeedTestTopologies.pdf

— Ale..chenski

1

@ Ale..chenski Eso es porque quieres que el dispositivo sea fácilmente desmontable. No es necesario para el funcionamiento normal de USB 3.0.

— user71659

4

La frecuencia que se puede usar dentro de un cable depende en gran medida del efecto de la piel. En pocas palabras, cuanto más grande es el cable, menor es la frecuencia que puede transportar sin tener una pérdida de señal causada por un aumento de su impedancia.

A baja frecuencia, la señal se distribuirá equitativamente a través de la mayor parte del cable, con una frecuencia más alta, la señal se distribuirá predominantemente alrededor del perímetro del cable (la '' piel '').

Los cables que permiten las mejores características siempre serán realmente pequeños y con múltiples conductores para reducir el efecto de la piel. A pesar de esto, cuanto más alto vayas, más pérdidas obtendrás. Luego, el protocolo interviene y aumentará el voltaje, usará pares diferenciales retorcidos y empujará los límites al máximo hasta que necesite cambiar por completo a una tecnología de transferencia diferente.

— Simon Marcoux
fuente

0

Me preguntaba cómo saber qué tan rápido de una señal puede transmitir a través de un cable. Específicamente, ¿qué tipo de parámetros de cable afectan la velocidad de transmisión? Cualquier ayuda es apreciada.

El cable módem Comcast XB6 hará más de 1.5 Gbps utilizando su cable coaxial estándar. La velocidad está limitada a su velocidad de la última milla, de lo contrario sería mayor.

PCIe 5.0 hace ~ 4GB / s (o x16 @ ~ 128GB / s). Una conexión x1, la conexión PCIe más pequeña, tiene un carril formado por cuatro cables. Lleva un bit por ciclo en cada dirección.

Por lo tanto, 2 piezas de cable pueden hacer ~ 2GB / s en la práctica , en teoría , podría exprimir un poco más. El cable coaxial de cable plano es el más rápido porque está blindado. Junto con la longitud del blindaje es el siguiente factor más importante, siendo las distancias más cortas (pulgadas) las mejores.

— Robar
fuente