Entendendo a velocidade máxima que pode ser transmitida por um cabo

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Estou tentando obter um cabo FFC / FPC para USB3.0 (+ 5gbps). Isso me levou à questão da transmissão de sinal. Eu sou um pouco iniciante neste tópico. Eu sei que você deve combinar a impedância no seu PCB com o seu conector / cabo para minimizar os reflexos.

Eu queria saber como saber o quão rápido um sinal você pode transmitir através de um fio. Especificamente, que tipo de parâmetros de cabo afeta a velocidade de transmissão? Qualquer ajuda é apreciada.

— usuario
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Pergunta rápida: você está mais interessado nas propriedades físicas dos fios ou nas particularidades dos protocolos de transmissão rápida.

— Simon Marcoux 10/10

propriedades físicas

— Nick

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não esqueça de aceitar uma resposta quando todas as suas perguntas forem respondidas.

— Simon Marcoux

Quando você aumenta a frequência, a onda em tende a liberar propagação (a mesma das antenas). Essa é a razão do uso de guias de onda ou fios coaxiais (que são a mesma coisa) para a propagação de microondas. O condutor externo constrange a onda para seguir o caminho

— Gianluca Conte

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A frequência máxima está principalmente relacionada às características de perda dependente da frequência do cabo. Eventualmente, você chega a uma frequência em que simplesmente não recebe sinal suficiente na outra extremidade para usá-lo.

Perdas resistivas nos condutores (incluindo efeito de pele)
Perdas dielétricas nos materiais isolantes
Perdas de radiação se o cabo não estiver totalmente blindado

Tudo isso tende a aumentar com frequência.

É por isso que geralmente mudamos para outras tecnologias em frequências muito altas: guias de ondas para equipamentos de rádio por microondas e fibras ópticas para dados em alta velocidade.

— Dave Tweed
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Gostaria de votar, mas não tenho representante suficiente. Obrigado pela sua resposta!

— Nick

A perda de sinal é devido à resistência no fio?

— Nick

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Parcialmente resistência nos condutores e também perdas dielétricas. Também há perdas de radiação se o cabo não estiver totalmente blindado. Tudo isso tende a aumentar com frequência.

— Dave Tweed

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O sinal impõe um campo elétrico variável no tempo através dos dielétricos usados nos cabos. As cargas dentro desses dielétricos se movem em resposta a esses campos e, às vezes, não conservam toda a energia usada nesse movimento. Por exemplo, se o material é totalmente piezoelétrico, parte da energia distorce sua forma física, que eventualmente se transforma em calor aleatório.

— Dave Tweed

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Não se esqueça da dispersão dielétrica (diferentes velocidades de fase em diferentes frequências de sinal). Tecnicamente, isso não é perda, mas causa distorção.

— precisa saber é o seguinte

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Você não pode simplesmente "fornecer" cabos FFC / FPC para USB 3.x. Esses cabos (e os conectores correspondentes) não são qualificados para os canais USB 3.x. Os cabos do USB 3.0 precisam atender a muitos mais requisitos do que apenas os parâmetros de um fio e não apenas com certa impedância diferencial.

Para usar cabos não padrão (não dentro da configuração definida por USB), você precisará executar todos os testes de qualificação de cabos por conta própria, garantir limites de perda de inserção, diafonia NEXT / FEXT, impedância diferencial entre conectores acoplados, etc. etc., se você deseja que seu produto funcione com qualquer grau razoável de confiabilidade.

Para executar sua própria qualificação, você precisará de pelo menos um osciloscópio de 8 a 16 GHz e um instrumento TDR de 20 GHz (refletômetro no domínio do tempo), além de criar um dispositivo de interrupção dedicado para acessar os sinais da maneira correta. A lista de requisitos elétricos para linhas de transmissão USB 3.0 é fornecida no seguinte documento USB-IF . Embora o documento seja principalmente para qualificação de cabos e conectores padrão, o apêndice do documento mostra os requisitos elétricos gerais a serem atendidos.

— Ale..chenski
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Você precisará aprender a usar os conectores SMA.

— Analogsystemsrf 11/09/18

@analogsystemsrf, você não quis dizer "O OP precisará aprender os conectores SMA"? E não se esqueça de comprar um adequadamente pré-set chave de torque de 5/16 para eles ... apenas US $ 216,26 a partir de Pasternack por exemplo ... :-)

— Ale..chenski

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@analogsystemsrf Você viu um conector USB 3 em uma placa-mãe? Eles são cabeçalhos de pinos.

— user71659

@ user71659, Você já viu algum dispositivo de teste USB 3.0? usb.org/developers/estoreinfo/SuperSpeedTestTopologies.pdf

— Ale..chenski

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@ Ale..chenski Isso é porque você quer que o equipamento seja facilmente desmontável. Não é necessário para o funcionamento normal do USB 3.0.

— user71659

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A frequência que pode ser usada dentro de um fio depende muito do efeito da pele. Simplificando, quanto maior o fio, menor a frequência que ele pode transportar sem que a perda de sinal seja causada por um aumento de sua impedância.

Em baixa frequência, o sinal será igualmente distribuído pela maior parte do fio; com uma frequência mais alta, o sinal será predominantemente distribuído em torno do perímetro do fio (a '' pele '').

Os fios que permitem as melhores características sempre serão realmente pequenos e com múltiplos condutores para reduzir o efeito da pele. Apesar disso, quanto mais alto você for, mais perdas terá. Em seguida, o protocolo entra em ação e aumenta a tensão, usa pares diferenciais trançados e empurra os limites ao máximo até que você precise mudar para uma tecnologia de transferência diferente.

— Simon Marcoux
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Eu queria saber como saber o quão rápido um sinal você pode transmitir através de um fio. Especificamente, que tipo de parâmetros de cabo afeta a velocidade de transmissão? Qualquer ajuda é apreciada.

O modem a cabo Comcast XB6 terá mais de 1,5 Gbps usando o cabo coaxial de transmissão por cabo padrão. A velocidade é limitada à sua velocidade da última milha; caso contrário, seria maior.

O PCIe 5.0 possui ~ 4 GB / s (ou x16 a ~ 128 GB / s). Uma conexão x1, a menor conexão PCIe, possui uma pista composta por quatro fios. Carrega um bit por ciclo em cada direção.

Assim, 2 pedaços de fio podem fazer ~ 2 GB / s na prática ; em teoria, você pode extrair um pouco mais dele. Para cabos coaxiais simples, o cabo é o mais rápido porque é blindado. Junto com o comprimento da blindagem, está o próximo fator mais importante, com as menores distâncias (polegadas), o melhor.

— Roubar
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