IDE-шлейфы: "круглые" против "плоских"
(мифы и реальность)

Часть I

> DG> для начала читаем здесь
> DG> http://www.hardwareportal.ru/Periferia/Round.cables/index.html

Все еще интересно?
Ну, тогда в качестве субботнего оффтопика выборочно пробегусь по статье.

> В таком шлейфе объединено 80 проводков, половина из которых - заземление.
> Такая структура кабеля помогает сигналу проходить по всей его длине, не
> подвергаясь помехам и искажениям, вызванным электромагнитными
> излучениями внутри корпуса и от соседних проводников шлейфа.

Такая структура защищает только от наводок со стороны соседних проводников (и то - в некоторых, даже значительных, но все же пределах), а от ЭМИ со стороны компонентов внутри корпуса практически не спасает - там другие проблемы. Ну, по крайней мере, эффект совершенно незначительный и крайне обусловленный, хотя он и есть.

> Вторая причина в том, что сегодня очень много внимания уделяется
> вентиляции внутри корпуса.

Пожалуй, нынешнее применение круглого кабеля обусловлено именно этими причинами в первую очередь (для нынешних/описанных конструкций круглого кабеля).
Впрочем, именно это и подчеркивает автор своим следующим абзацем.
А мы пойдем далее...

> Такие кабели получили название "витых", так как проводки в них были
> перекручены. Теперь между двумя сигнальными проводниками нет
> заземляющих, как в плоских шлейфах, и сигналы могут воздействовать
> друг на друга слабым излучением.

Вот почему я сказал, что для написания статьи требуется "сигнальщик" - в этой выдержке присутствует прямая ошибка. Витая пара (или "пачка" витых пар), описанная автором, - практически идеальный случай, в котором одновременно сочетаются

а) высокая граничная частота передачи (то есть высокая скорость передачи данных),
б) минимальные помехи на/от соседние пары (по сравнению с другими типами проводки),
в) максимальная технологичность при минимальной цене (несравнимая, например, с коаксиалом).

Лучше витой пары не может быть даже коаксиальный кабель, который сильно чувствителен к наводкам "со стороны". Кроме того, в нем, в коаксиале, есть еще и другие мыши - из-за сильного влияния диэлектрика (его реальные элекрические характеристики, зависящие от частоты (!) передаваемого сигнала, и даже физические размеры - например, толщина), разделяющего центральную жилу и оплетку, наблюдается достаточно сильное ограничение по частоте.
Чем морочиться с наводками и качеством диэлектрика коаксиала (тем самым здорово удорожать кабель и его "обвязку"), лучше использовать витую пару, которая менее чувствительна к таким мышам.
Как пример - не зря в скоростном Ethernet (выше 10 МГц) используется не коаксиал, а именно витая пара - дешево и технологично.

> В этом типе кабелей проводники уложены в специальном порядке,
> так что каждая сигнальная жила, передающая данные, окружена четырьмя
> заземляющими проводниками, чтобы исключить воздействие от соседних
> снизу, сверху, или по бокам.

Резон в этом есть, но только если сравнивать с "неуложенными" и/или "нескрученными" проводниками... Впрочем, это пиццекато.
Намного технологичней и осмысленней использовать витую пару хорошей категории, то есть с малым шагом крутки.
Во всяком случае, преимуществ у такой укладки нет по сравнению с ее очевидными механическими недостатками.

> Самые современные сегодняшние круглые IDE кабели имеют ещё один
> провод - заземление защитного экрана, идущий через весь кабель. Он
> выходит наружу тоненьким проводком с ушком и прикручивается
> винтиком к корпусу компьютера. К слову сказать, без такого заземления
> металлический экран не имеет смысла.

Автор прав, но мне плохо верится, что производитель не "заземляет" экран (тот экран, который идет "без проводка") на "землю" одного из контактов пинового разъема - ведь это очевидно технологичней "отдельного проводка", isn't it? Ведь нельзя надеяться на юзера, что он точно прикрутит отдельную "землю" кабеля к "земле" компа?
Тем более, что каждый миллиметр и каждый изгиб "отдельного заземляющего проводка" уничтожает эффект, которого добиваются наложением экрана.

> Дело в том, что многие производители таких вот экранированных кабелей
> нарочно делают защитную оболочку из прозрачного полимера, чтобы
> пользователь мог видеть металлический экран, который сделан из алюминия,
> меди, или даже серебра, но забывают выводить заземляющий провод, так что
> всё экранирование идёт на смарку.

Для брони серебро? Медь? Алюминий? :)))))))))))))))))))))))))
Вместо серебра (Cu, Al - подставьте по вкусу) я бы предпочел что-то типа пермаллоя - толку будет намного больше, хотя выдержать характеристики по затуханию полезного сигнала будет сложнее...
Просто надо понимать, что посеребреная (или, хих, бескислородная) медь лучше, чем простая медь. А алюминий лучше, чем ничего.
Чисто серебряная оплетка - пиццекато для новорусских. :)

> Возможно, это [имеются в виду появившиеся на харде бэды - прим. Vlady]
> результат применения одного из круглых кабелей (может быть, он был
> бракован, или был плохо подключен к разъёму), возможно, сказался возраст
> винчестера - 1 год и это просто совпадение.

Имхо, это совпадение. Или брак кабеля - "искрит" где-то в контактах...

> Выводы простые: мы видим, что круглые кабели не только улучшают
> компьютер эстетически, придавая его содержимому более приличный
> вид, не только улучшают вентиляцию, но и повышают скорость.

Не люблю категоричность...
Лучше хороший плоский шлейф, чем абы какой "круглый" кабель.
Но хороший круглый кабель я бы и сам выбрал вместо даже хорошего шлейфа.
Впрочем, это только для новой машины. В имеющейся машине, имхо, ничего менять не стОит, если это не вызвано проблемами с охлаждением.

> Что же касается круглых USB и FDD кабелей, то это чистой воды эстетика.

Да.
Ибо стандарты USB учитывают, на какой кабель работают (простой витой пары для USB2.0 более чем достаточно), а FDD не имеет значимых скоростей в кабеле.

Часть II

> V> волн) наводки. То есть (начиная с какого-то шага крутки и/или начиная с
> V> какой-то частоты наводки) витая пара для наводки выглядит как бы как
> V> "болото".
>
> Нет. Скорее дело в том, что э/м поле возникаюшее от помехи в одном проводе
> наводит токи в другом.

Нет. Ведь шаг крутки априори больше, чем расстояние между проводниками витой пары. Таким образом для случая, который предлагаешь рассматривать ты, витая пара уже не будет выглядеть как "болото"*.
А для конкретных частот, бегающих от контроллера IDE до HDD (то есть что-то порядка не более десятка МГц даже для АТА/133), витые проводники (пачка витых пар) выглядят как "болото", и наводки, соответственно, ничтожны (хотя, разумеется, они есть, вот только чем их ничтожный уровень мерить, да и зачем).

* - Термин "болото" я употребляю для того, чтобы показать, что всё, что туда попало, - "исчезает". Для витой пары, вынутой из UTP 5-категории, эффект экранированности от наводок будет распространяться от нуля вплоть до частот этак (если брать четверть длины волны и шаг крутки 2 см) 300.000.000/0,02/2/4=30.000.000.000/4=7ГГц - это крайне грубый (и не очень верный по сути) расчет, но зато вполне понятный и яркий. Так что будем считать, что наводок "твоего типа" в витой паре, предназначенной для HDD, практически нет.

> Причем от наводимых токов возникает поле той же
> напряженности, но противоположной направленности. Результат -- взаимное
> гашение. Но только в случае равномерного внешнего поля. Т.е. достаточной
> удаленности источника помехи.

Ты рассуждаешь почти правильно, но ошибаешься в ключевых вещах, т.к. фактор удаленности источника помехи не имеет особого значения -- если источник помехи близок к витой паре, то возрастает напряженность поля, которое и наводит помеху, но какая разница? - ведь помеха, сложившись с собой в противофазе, все равно будет "погашена", хоть какая она была по силе в каждом из проводников - хоть по килоВольту в каждом!
Главным фактором "гасимости" помехи является не уровень (напряженность) поля, создающего помеху (то есть не ее, помехи, уровень), а сдвиг фаз помехи в каждом проводнике пары** - ибо, если помеха имеет достаточно короткую волну, сравнимую с расстоянием между проводниками, то появится фазовый набег (который и превратится в помеху).

** - если сдвиг фаз будет равен 0 градусам, то одна помеха будет складываться с другой помехой четко в противофазе, и на выходе получится полный ноль.

Ну, чтоб понятно было: например, синусоидальная помеха до одного проводника добежала своим положительным максимумом, а пока бежала (со скоростью света) до другого проводника, то навелась на него уже отрицательным максимумом -- таким образом получится не "взаимопогашение" помехи 1+(cos180x1)=0***, а сложение двух помех из каждого проводника 1+{cos180x(-1)}=2. Поскольку скорость света - константа, то уровень помехи для пары проводников определяется двумя факторами: расстоянием между проводниками и длиной волны (т.е. частотой) помехи.

*** -- косинус 180 градусов равен "минус единице"

Далее. В обычном плоском 80-жильном IDE-шлейфе сигнальные проводники и заземление следуют друг за другом, создавая пары, которые, как описано выше, почти (!) нечувствительны к излучениям внутри корпуса - если говорить об относительно низкочастотных шинах памяти, PCI, ISA и т.д., да и сотни МГц процессоров были относительно безобидны. Именно потому 80-жильные шлейфы так долго и успешно боролись со всей электромагнитной грязью в корпусе.
Но все меняется, частоты (т.е. длины волн) процессоров вплотную подобрались к шагу между проводниками IDE-шлейфа, то есть мощнейшая помеха в виде 40-80-120 Ваттного процессора [смотри P.S.], находящаяся совсем рядом со шлейфом, имеет вполне сопоставимые частоты (т.е. длины волн) с расстоянием между проводниками плоского шлейфа, и, следовательно, еще и начинает "по разному" (по фазе) наводиться в разных концах (по ширине) шлейфа, а, складываясь на элекронных компонентах контроллера IDE и HDD, дает значительный уровень помехи, причем с практически непредсказуемыми характеристиками.
НО!
Очень важное НО.
Мы же рассматриваем не длинную линию**** из двух проводников, а витую пару новых "круглых" шлейфов. А витая пара хороша тем, что в одном участке она хапнула помеху, через пол-шага крутки она тоже хапнула ту же самую помеху, но эти две помехи оказались противофазны и, сложившись, дали ноль! То есть помеха сама себя погасила еще в пределах шага крутки пар проводников в "круглом шлейфе", даже не "добежав" до компонентов контроллеров HDD и IDE (строго говоря, сказанное мной в данном абзаце с точки зрения теории "Радиоцепи и сигналы" - полный бред и неправда, но для неспециалистов - вполне доступно и понятно)..

**** - "длинная линия" - это конкретный термин в курсе "Радиоцепи и сигналы". Зрительно ее можно представлять как телефонную лапшу, ровненькую, вытянутую. Или пару проводников из 80-IDE-шлейфа.

Ты видел сказевые шлейфы? Вот в них частенько применяют хоть и "плоские" шлейфы, но каждая пара проводников перевита. Это тоже ОДНА из многих причин, почему длина сказевого шлейфа может достигать 15 метров - нечувствительность к помехам.

> В случае круглого кабеля получается полная каша.

Как видишь, не все так катастрофично. :)

> V> При этом витая пара в значительной мере избавлена от болезней,
> V> связанных с диэлектриком коаксиала.
>
> Волновое сопротивление? Не уверен. Данным недостатком страдают
> даже линии ЛЭП :)

[прищурившись, отрицательно качает головой]
Нет, не волновое сопротивление. А, например, тангенс угла потерь диэлектрика.
Волновое сопротивление - это вообще не паразитный параметр, а лишь расчитываемая характеристика сигнальной линии.
То есть если, например, один коаксиальный кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом, другой - 75 Ом, а третий - 90 Ом, то совсем не значит, что 50-омный кабель лучше 75-омного или 90-омного.
Эти Омы - лишь расчитанный параметр, которому должны соответствовать выходное сопротивление передатчика и/или входное сопротивление приемника -- для полного согласования характеристик среды передачи от передатчика до приемника. Т.е. чтобы в линии передачи не возникало областей с другими характеристиками, от границ с которыми не отражался бы полезный сигнал и, отразившись, не "бежал бы назад".



P.S. Строго говоря, например - двухгигагерцовый, процессор по сути не является генератором помехи конкретно на частоте 2 ГГц, он - источник широкополосной помехи с частотами от нуля до многих-многих ГигаГерц. То есть эти 120 Ватт шарашат не конкретно на 2 ГГц, а (равномерно или нет - сейчас не обсуждаем) распределены в полосе частот от нуля до этак 6, а то и 12 ГГц и даже выше (если считать до третьей гармоники - впрочем, трех гармоник мало, да и некоторые блоки процессора класса PentiumIV работают на удвоенной частоте, то есть на 4 ГГц). Значит, получается, что ставить какие-то фильтры на конкретно 2 ГГц - бессмысленно, в каких-то опасных (в плане наводок) диапазонах частот уровень излучения от процессора может быть незначительным (и реально является незначительным!). Но в общем и целом внутри корпуса гуляют значительные электромагнитные мощности в огромном диапазоне частот.
Это просто "чтоб не забывать"...


© Vlady, 2002
по авторским материалам news-группы
relcom.comp.os.windows.nt
06.09.2002
   Rambler's Top100