[ibis-editorial] Re: [ibis-interconn] Re: [ibis-macro] Re: Re: What IEEE says about referencing

  • From: Walter Katz <wkatz@xxxxxxxxxx>
  • To: <scott@xxxxxxxxxxxxx>, "Muranyi, Arpad" <Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx>
  • Date: Tue, 19 Jul 2016 18:47:42 -0400 (EDT)

Brad,



Maybe not:



From 
http://electronics.stackexchange.com/questions/55633/voltage-at-common-node-in-transistor







And from:



http://www.edaboard.com/thread191874.html



Signal Ground is a reference point from which that signal is measured, due 
to the inevitable voltage drops when current flows within a circuit, some 
'ground' points will be slightly different to others. There may be several 
signal grounds in a circuit. Imagine if you had an amplifier with a voltage 
gain of 100 and you were amplifying a tiny signal, if the ground for the 
signal was elevated by just 0.01V the output would be wrong by 1V. Typically 
a signal ground would be a connection to the same stage of the circuit as 
the signal was connected.





So the inverted triangle symbol is “Signal Ground” which is a local 
reference for each measurement (e.g. port or terminal), and it is not a fair 
assumption that all signal ground symbols are shorted together.



Walter





From: ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx 
[mailto:ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Bradley Brim
Sent: Tuesday, July 19, 2016 3:12 PM
To: scott@xxxxxxxxxxxxx; Muranyi, Arpad <Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx>
Cc: IBIS-Interconnect <ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx>; IBIS-ATM 
<ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx>; IBIS-Editorial <ibis-editorial@xxxxxxxxxxxxx>
Subject: [ibis-interconn] Re: [ibis-macro] Re: [ibis-editorial] Re: What 
IEEE says about referencing



Hi Scott,



The presence of this symbol indicates a requirement to netlist all 
S-parameters in the N-node form with global ground reference. If this is the 
intent, then there is nothing wrong with the figure. If this is not the 
intent, then the document is in error.

The N-node netlist format will not suffice for all applications.



… but all of this is tangential to Walter’s original point, whatever that 
may have been.  Walter?



Best regards,

-Brad





From: ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-macro-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Scott McMorrow
Sent: Tuesday, July 19, 2016 11:46 AM
To: Muranyi, Arpad
Cc: IBIS-Interconnect; IBIS-ATM; IBIS-Editorial
Subject: [ibis-macro] Re: [ibis-editorial] Re: [ibis-interconn] What IEEE 
says about referencing



From a black-box s-parameter type of modeling approach, those ground nodes 
are functionally identical.  All local ground behavior has been "rolled" 
into measurements of the box and is incorporated into the network 
parameters..  A model created in such a way may now be used in a node-0 
referenced simulation.


If you want to include ground behavior separately, then twice the number of 
ports would need to be added, and another point of measurement would need to 
be used for ground. This is pretty much impossible in measurement, but 
possible in EM modeling.


There is absolutely nothing wrong with this drawing.  It is exactly how a 
VNA works.






Scott McMorrow

Technical Director SI/PI

16 Stormy Brook Rd

Falmouth, ME 04105
(401) 284-1827 Business
http://www.teraspeed.com ;
<https://urldefense.proofpoint.com/v2/url?u=http-3A__www.teraspeed.com_&d=CwMFaQ&c=aUq983L2pue2FqKFoP6PGHMJQyoJ7kl3s3GZ-_haXqY&r=4FKJAciGx2YO_M9midmACQSNmiVxO3-RtONyf9pCZ_s&m=Set6Cdj7ovLCM4nNeglz_V4aYG-fwg7OAwwqVpGgVNI&s=9CHW3FtA4CDZzTscdwx-7f0dMtbjb8XtSsM1mP3b1Ms&e=>



  <http://teraspeed.com/images/logo-02.png>







On Tue, Jul 19, 2016 at 2:40 PM, Muranyi, Arpad <Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx 
<mailto:Arpad_Muranyi@xxxxxxxxxx> > wrote:

Walter,



The issue is not whether that ground symbol means node 0 or not,

the issue is that using that symbol on multiple nodes implies

that all those nodes are shorted together.  I don’t think that

the IEEE people intended that short to be there…



Thanks,



Arpad

===================================================================



From: ibis-editorial-bounce@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:ibis-editorial-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-editorial-bounce@xxxxxxxxxxxxx ;
<mailto:ibis-editorial-bounce@xxxxxxxxxxxxx> ] On Behalf Of Walter Katz
Sent: Tuesday, July 19, 2016 12:46 PM
To: Bradley Brim <bradb@xxxxxxxxxxx <mailto:bradb@xxxxxxxxxxx> >; 
IBIS-Interconnect <ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx> >; IBIS-ATM <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx> >; IBIS-Editorial 
<ibis-editorial@xxxxxxxxxxxxx <mailto:ibis-editorial@xxxxxxxxxxxxx> >
Subject: [ibis-editorial] Re: [ibis-interconn] What IEEE says about 
referencing



Brad,



Thank you for your response. Fundamentally, the design engineer at the PCB 
level must know for each signal path routed to an I/O pin which GND plane 
should be above and/or below the path to insure a proper return path for 
signals to the I/O pin.



I suspect, that for special circumstances, there will be one obvious 
 “ground” plane to use as the reference for all signal paths routed from 
each package.



I do not think the figure is in error. The “ground” symbol represents 
“another terminal is local reference or local ground terminal.” This 
 “ground” symbol is not meant to imply “Earth Ground” or “Node 0”.



Walter



From: Bradley Brim [mailto:bradb@xxxxxxxxxxx]
Sent: Tuesday, July 19, 2016 1:30 PM
To: wkatz@xxxxxxxxxx <mailto:wkatz@xxxxxxxxxx> ; 'IBIS-Interconnect' 
<ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx <mailto:ibis-interconn@xxxxxxxxxxxxx> >; 
IBIS-ATM <ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx <mailto:ibis-macro@xxxxxxxxxxxxx> >; 
'IBIS-Editorial' <ibis-editorial@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:ibis-editorial@xxxxxxxxxxxxx> >
Subject: RE: [ibis-interconn] What IEEE says about referencing



Hi Walter,



The figure is in error. The “ground” symbol should not be present on the 
reference terminals. This is an important point, especially if this figure 
is for a standards document in the context of a precise discussion.



Summary:

What high-level point are your building-up to? That trying to enforce or 
even to check port definition consistency is beyond the scope present effort 
by the IBIS interconnect team? That we document the situation and encourage 
model generators to document their port definitions? Does any of this change 
your desire an EDA tool be able to apply either common or individual 
reference terminals – alternately stated, either (N+1) or 2N netlisting?



Detail:

The first of the two sentences you highlighted is definitional and your 
discussion is centered around the second sentence. It says that when you 
connect two S-parameter ports together, each from a different S-parameter 
element, the port terminals must be defined exactly the same for that 
interconnected port of each of the two S-parameter elements. For example, if 
your PCB defines a port with ball pin/pad DQ1 as the signal terminal and one 
adjacent VSS ball pin/pad as the reference terminal, then the corresponding 
package S-parameter port terminals must be defined with pin DQ1 as the 
signal terminal and the same single VSS pin as the reference terminal. Would 
using a different single VSS pin as the package reference terminal be wrong? 
Yes. Would using all VSS pins collectively as the package reference terminal 
be wrong?  Yes. How wrong?  “It depends.”



You are correct. IBIS cannot enforce this consistency of port definition 
across S-parameter to S-parameter connection boundary. At least not without 
much more information than now in an S-parameter file.



No EDA code can check this unless it has access to the model 
generation/extraction design databases for each of the two S-parameters. 
Alternately, each port terminal could be documented in some broadly 
understood (avoiding use of the word standard) format. For 
chip/package/board systems a list of physical connections might be applied 
for the ball/pad/buff names and locations for each port terminal. This 
implicitly requires definition of the underlying ball/pad/buff entities as 
well. This can become a significant amount of information. A few EDA 
companies have implemented the latter of these sets of info: e.g. 
Ansys/Apache CPP and Cadence/Sigrity MCP and more recently Si2 CPIP. 
However, the former header info for port terminals has not been fully 
implemented by anyone that I know of. Some model generators include a subset 
of such info, such as net names and pin names of port signal terminals but 
rarely, if ever, document port reference terminals. Even if the above header 
info were included, it may be incomplete to allow rigorous checking for 
consistency. For example, in hybrid solvers (combination of EM and circuit 
theories) one may apply all VSS pins of a package as a [common] reference 
terminal of all port signal terminals. No additional geometry need be added 
to the design to serve as a physical quasi short circuit among these VSS 
pins. However, in a 3DEM solver or in a measurement fixture there must be a 
physical connection added to the design to implement such a “net-level” port 
referencing scheme. This is typically an additional dielectric layer, vias 
through it and a sheet of metal that spans the lateral dimensions of all VSS 
pads. Though the differences may be small between the original and the 
augmented designs, it represents an inconsistency in port definition between 
the two extractions. Even for the single-pin signal and single-pin reference 
case, how is the port defined? Is it a coax-like port with a frill in its 
entire antipad or is it a small gap port localized to only one portion of 
the antipad? The two are slightly different and would require even more 
detail than mentioned above.



I agree if you note that the previous paragraph is painful detail given many 
of the interconnect models you propose will be at best informed guesses with 
less than even first-order accuracy. However, some applications will require 
this type of consistency to produce accurate simulations.



Best regards,

-Brad



From: ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:ibis-interconn-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Walter Katz
Sent: Tuesday, July 19, 2016 7:07 AM
To: 'IBIS-Interconnect'; IBIS-ATM; 'IBIS-Editorial'
Subject: [ibis-interconn] What IEEE says about referencing



All,



What S Parameter experts say about Port Referencing. The following is from a 
proposed section of the IEEE P370 working group on measurement quality of S 
parameters. Note the sentence highlighted in red. To me, this says that the 
“reference” or more importantly the return flow terminals of I/O terminals 
of package interconnect at the pin interface should connect to the 
corresponding I/O terminals and return flow terminals of the PCB 
interconnect.



So if a wline is referenced to VSS inside of the package, then the wlines it 
connects to on the PCB should also be referenced to VSS on the board.



This is obviously a rule that IBIS cannot inforce on package and die 
interconnect models at the Pin, Die Pad or Buffer interface, and we must 
rely on the model maker, and the PCB designer to get that right.



Walter



7.3 Definitions

7.3.1 Network Parameters in General

This chapter briefly describes the theory of multiports in general and 
scattering parameters (S-parameters) descriptors of multiports in 
particular.

Multiport is a natural and scalable black-box description of linear 
time-invariant system.  It reduces a system description to a simple 
input-output relationship irrespective of possible complicated internal 
structure. It is suitable for systems smaller that, comparable with or 
larger than wavelength (literally DC to daylight and beyond). Any 
interconnect or wave-guiding structure can be described as a multiport with 
possible inclusion of radiation. In general, multiport theory facilitates 
description of a complex interconnect system of any type – PCB and packaging 
traces, fiber optics, waveguides and so on.

A multiport or N-port with equivalent currents and voltages is shown in Fig. 
7.3.1.1 according to the classic circuit theory definition [7.3.1.1] – 
[7.3.1.3].



Fig. 7.3.1.1. Multiport currents and voltages definition.

Ports are numbered from 1 to N. Each port has two terminals. One terminal is 
the signal and another terminal is local reference or local ground terminal. 
Current flowing in the signal terminal is equal to current flowing out of 
the reference terminal at each port. Connection of multiports requires that 
the definition of the terminals on both sides of the connection is the same. 
It means that the local references can be different for different ports of a 
multiport, but they have to coincide with the local reference terminals of 
another multiport to be connected. Some groups of ports may share the 
reference terminals. The currents and voltages at ports are either actual 
measurable values or effective voltages and currents as in microwave theory. 
In frequency domain, the currents and voltages are complex variables and can 
be united into vectors with N complex elements:





Walter Katz

wkatz@xxxxxxxxxx <mailto:wkatz@xxxxxxxxxx>

Phone 303.449-2308

Mobile 303.335-6156



PNG image

JPEG image

Other related posts:

  • » [ibis-editorial] Re: [ibis-interconn] Re: [ibis-macro] Re: Re: What IEEE says about referencing - Walter Katz