Was ist Spread Spectrum Clocking und warum wird es in der Serial ATA-Implementierung benötigt?

Mit Serial ATA (SATA) verbundene HDDs zielen auf den Low-Cost-Desktop-Markt ab. Eine der Komponenten im SATA-verbundenen System ist das interne SATA-Kabel selbst. Diese Kabel sind dünn, einfach anzuschließen und zu trennen und bieten eine verbesserte Kühleffizienz mit weniger Behinderung des Luftstroms. Um die Kosten niedrig zu halten, sind diese internen Kabel nicht mit einer Abschirmung für EMI ausgelegt. Auf der Ebene des Desktop-Gehäuses sollte die abgestrahlte Energie jedoch unter den angegebenen Grenzwerten gehalten werden, um Störungen von Funkgeräten zu vermeiden. Die Spread Spectrum Clocking (SSC)-Technik hilft, die EMI-Pegel bei Serial ATA-Kabeln niedrig zu halten.

Wenn ein sehr streng kontrolliertes Taktschema verwendet wird, neigt die abgestrahlte Energie dazu, sich auf sehr wenige Frequenzwerte zu konzentrieren. Die abgestrahlte Emission könnte bei diesen wenigen Frequenzen die Grenzwerte überschreiten. Indem die Uhr jedoch absichtlich innerhalb eines bestimmten Bereichs driftet, wird die durchschnittliche Energie, die bei einer bestimmten Frequenz emittiert wird, stark reduziert. Das Beispieldiagramm zeigt diesen Effekt. Die an den Rändern eingeführte Drift liegt gut innerhalb des Bereichs von Phasenregelkreisen, die verwendet werden, um eine ordnungsgemäße Taktung bereitzustellen, um parallele Daten aus dem seriellen Strom wiederherzustellen.

SSC wird erreicht, indem die Taktfrequenz mit einer Abweichung von nicht mehr als 0.5 % nach unten gespreizt wird (+0 % -0.5 %) Δ = Spitzenreduzierung

Der CATC SATracer v1.4 Analyzer und spätere Versionen können Datenverkehr von Serial ATA-Geräten aufzeichnen, die Spread Spectrum Clocked (SSC)-Signalisierung verwenden. SSC moduliert die Betriebsfrequenz einer Schaltung leicht, um ihre abgestrahlten Emissionen über einen Frequenzbereich statt nur über einen Ton zu verteilen. Durch die Verteilung von Emissionen für eine bestimmte Frequenz helfen SSC-Übertragungen Geräten, die FCC-Anforderungen zu erfüllen.

Die Serial ATA I-Spezifikation besagt, dass die SSC-Übertragung auf der Seite des Senders (TX) sowohl für den Host als auch für das Gerät optional ist. SSC ist jedoch eine obligatorische Funktion für alle Serial ATA-Empfänger (RX). Diese Anforderung beseitigt Kompatibilitätsprobleme, indem sichergestellt wird, dass alle Serial ATA-Geräte SSC-Signale tolerieren können, wenn sie an ein Gerät angeschlossen sind, das SSC-Signale überträgt.

Der Verkehrsgenerator SATrainer von CATC für Serial ATA, der im Juli 2003 veröffentlicht wurde, ermöglicht das dynamische Aktivieren/Deaktivieren von Spread-Spectrum-Übertragungen während der Generierung von Datenverkehr. Dies ist eine wertvolle Fähigkeit zur Validierung des SSC-Betriebs sowohl für Host- als auch für geräteseitiges Silizium.

Quellen:
Serial ATA-Spezifikation 1.0 Copyright 2001 (Alle Rechte vorbehalten)
Serial ATA-Arbeitsgruppe