SATAデータケーブルにアース用の3つのピンがあるのはなぜですか
SATAデータケーブルにアース用の3つのピンがあるのはなぜですか？ノイズに遭遇するためにねじられているすべての方向に2本のデータワイヤがあることを理解しています。しかし、3つの異なるアース線を持つ目的は何ですか？
From Tom Carpenter StackExchangeの Electrical Engineering ：
それはすべてデータラインのインピーダンスに帰着します。基本的にラインの抵抗は低いですが、これはこの点でインピーダンスと呼ばれるものとは大きく異なります。
基本的に、たとえばSATAやUSB3.0で使用されるような高周波（実際には約100 + MHz以上）では、ケーブルを伝わる電気信号は、ケーブル（伝送ライン）によって誘導される電磁波のように動作し始めます。 。寄生容量とインダクタンスが一緒に作用して、信号に対するインピーダンスを形成します。波の不連続性の性質により、反射が発生する傾向があります。たとえば、ガラス板に斜めにレーザーを発射すると、密度が変化するポイント（空気からガラスなど）でレーザービームが反射されていることがわかります。 ）。要するに、これは基本的に高周波信号で起こることです（あなたがそれについて考えるならば、USB3.0からの2.5GHz信号は基本的にWiFiによって使用されるRF帯域と同じです）。
ケーブル内のRF信号が進行しているときに、ケーブルが通過している伝送ラインのインピーダンスの不一致にぶつかると、信号の一部が反射してソースに戻ります。これは、電力の損失（信号の減衰）があり、ケーブル内で4番目に跳ね返る反射によって歪みが発生する可能性があることを意味するため、非常に悪いです。これが起こらないようにする（または少なくとも可能性を減らす）ために、特定の回路内のすべてのケーブル、終端、ドライバー、電子機器が同じ特性インピーダンスを持つように設計し、信号がドライバーからレシーバーに移動できるようにします。最小限の反射。
この特性インピーダンスを実現するには、2つのものが必要です。1つはケーブルのインダクタンス、もう1つはケーブルとアース間の静電容量です。これらはそれぞれ反対の極性の複素インピーダンスを示し、したがって一緒になって実際のインピーダンスを形成します-どの値が技術に依存しますか？ 100オームの差動インピーダンスが一般的で、50オームのシングルエンドインピーダンスです。そのため、このインピーダンスを設定するには、ワイヤとアースが必要です。これで、古いアース線を使用することはできません。ケーブルとアース間の電界によって正しい静電容量が得られるように設定する必要があります。さらに、差動信号がある場合は、各ワイヤのインピーダンスと（2つの信号ワイヤ間の）差動インピーダンスの両方を特定の値にする必要があります。
PCBレイアウトにはさまざまなテクノロジーがありますが、主なテクノロジーは「マイクロストリップ」と呼ばれます。基本的に、グランドプレーンとPCBの間には、誘電特性を備えたPCB材料があり、必要な静電容量を形成します。次に、トレースの幅を選択して正しいインダクタンスを取得し、特性インピーダンスを作成します。
ケーブルの場合、さまざまな方法があります。一例として同軸ケーブルがあり、各信号線にはグランドプレーンとして機能する独自のシールドがあります。対称性があるため、ケーブルのインピーダンスを計算し、正しい寸法で何かを設計するのは非常に簡単です。ただし、同軸ケーブルはかさばり、特に差動信号に移行する場合は、非常に小さな同軸ケーブルを作成するのは困難です（ツインアックスは苦痛です！）。したがって、代わりに、2本のケーブル（ペア間の最大結合のためにツイストペア配置の場合もあります）を使用して、差動信号を伝送します。しかし、いくつかのアプリケーションで述べられているように、さらに必要なのは、ケーブル間だけでなく、グランドに対する特性インピーダンスも必要です。したがって、ペアのグランドプレーンもルーティングする必要があります。これを行うにはさまざまな方法がありますが、最終的には、基本的に、グランドプレーンとして機能するように注意深く配置されたアース線が必要になります。
特にSATAでは、グラウンドを各信号ペアのいずれかの側に配置し（中央のペアは共有されます）、慎重に計画することにより、特性インピーダンスに到達します。
うまくいけば、それについては理解できるでしょう、それは実際には電子工学の非常に複雑で広大な分野です。