为什么 SATA 数据线有 3 个接地针脚？我知道它每个方向都有 2 根数据线，这些数据线会扭曲以抵御噪音。但是有 3 根不同的接地线的目的是什么？
答案1
这一切都归结于数据线的阻抗。基本上，数据线的电阻很低，但这与我们在这方面所说的阻抗有很大不同。
基本上，在 SATA 和 USB3.0 中使用的高频（实际上任何超过 100+MHz 的频率）下，沿电缆传输的电信号开始表现得更像由电缆（传输线）引导的电磁波。寄生电容和电感共同作用形成信号阻抗。由于波的性质，不连续性往往会引起反射 - 例如，如果您以一定角度将激光射入玻璃板，您会发现激光束在密度发生变化的点（如从空气到玻璃）被反射。简而言之，这基本上就是高频信号发生的情况（如果您考虑一下，来自 USB3.0 的 2.5GHz 信号基本上与 WiFi 使用的 RF 频段相同）。
当电缆中的射频信号沿线传输时，如果遇到传输线阻抗不匹配的情况，部分信号会反射回源头。这非常糟糕，因为这意味着功率会损失（信号衰减），并且由于电缆中来回反射，信号可能会失真。为了确保不会发生这种情况（或至少降低发生的可能性），我们将该特定电路中的所有电缆、终端、驱动器、电子设备设计为具有相同的特性阻抗，从而使信号以最小的反射从驱动器传输到接收器。
为了实现这种特性阻抗，我们需要两个东西，首先是电缆中的电感，其次是电缆和地面之间的电容。它们各自呈现出相反极性的复阻抗，因此结合在一起形成实阻抗 - 值取决于技术，例如 100Ohm 差分阻抗很常见，50Ohm 单端阻抗很常见。因此，您需要电线和地面来设置此阻抗。现在您不能只使用任何旧的地线，您需要将其设置为使电缆和地面之间的电场产生正确的电容。此外，如果您有差分信号，则需要每根电线的阻抗以及差分阻抗（两条信号线之间）为特定值。
在 PCB 布局中，您可以使用不同的技术，但最主要的是“微带”。基本上，在接地平面和 PCB 之间，您有具有介电特性的 PCB 材料，从而形成所需的电容。然后，您可以选择迹线的宽度以获得正确的电感来创建您的特性阻抗。
对于电缆，有不同的方法可以实现。一个例子是同轴电缆，其中每条信号线都有自己的屏蔽层，用作接地平面。由于对称性，计算出电缆的阻抗并设计出具有正确尺寸的东西非常容易。但是同轴电缆体积庞大，很难制造出非常小的同轴电缆，特别是当你转向差分信号时（双轴电缆很麻烦！）。因此，他们使用的方法是使用两根电缆（有时采用双绞线布置以实现线对之间的最大耦合）来传输差分信号。但正如在某些应用中提到的那样，您需要更多，您需要对地以及电缆之间的特性阻抗。因此，您还需要为该对布置一个接地平面。有不同的方法可以做到这一点，但最终基本上需要精心放置地线来充当接地平面。
具体来说，在 SATA 中，他们将地线安排在每个信号对的两侧（中间的地线是共享的），并通过精心规划来达到特征阻抗。
希望您能理解，这实际上是电子工程中一个相当复杂和广泛的领域。