[SI-LIST] Re: [EXTERNAL]Si-List : Unterminated signaling

  • From: Charles Hill <hill.charles367@xxxxxxxxx>
  • To: si-list@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Sat, 1 Aug 2020 12:27:50 -0600

Hi Karthik,

I did the signal integrity study for parallel disk drive ATA33, 66, 100, 
and 133.  This was a parallel interface, source terminated into a 40 pin 
ribbon cable and later an 80 pin ribbon cable.  The number 33 refers to 
33Mbytes/sec on a 16 bit wide bus.

First, the transmission line assumption commonly used is wrong when the 
length is short (for ATA it was 18 inches).  You can confirm that by 
simply looking at the propagation time.  The circuit is modeled by a 
series tuned LC circuit where the line is an inductance and the load is 
shunt capacitance.

Second, the inductance of the connection goes up when the loop area of 
the signal and its return path increases.  In ATA33 a 40 pin cable, did 
not have many grounds so the loop area was relatively large.  The source 
series termination resistors were different values depending on the loop 
area of the circuit in the cable.

In ATA100, we went from the 40 pin cable, to an 80 pin cable with ground 
signal ground configuration.  This reduced the loop area and thus the 
inductance.  I made a computer model for this cable which I used to 
verify all the configurations used by our customers.  The value of the 
series termination resistor was based on achieving a damping factor of 
0.7 which gives the fastest risetime in an RLC circuit--this is a 
fundamental limit.  We also specified a maximum load capacitance to get 
the resonant frequency up, and thus the risetime shorter.  The series 
resistor value of 33 ohms was confirmed with extensive lab experiments 
with 22 ohms and 51 ohms.

Using custom driver design we achieved a higher transfer speed for 
ATA133, the limiting factor of other designs being the timing skew from 
the drivers under loading so most implementations used the ATA100 speed.

To get to 1GHz speed, I used a different technique on a previous 
design.  It had a series terminated coaxial transmission line of 90 ohms 
impedance and worked for a 3 meter distance.  The voltage swing needs to 
be lower than 5 or 3.3 volts, I used 1.0 volt swing to reduce the power 
dissipation and ease the driver design.  This meant the receiver had to 
have sufficient gain to convert back to 5 volt swing.

I hope that answers your questions.

Regards,

Charles Hill


On 7/31/20 10:47 AM, John Ellis wrote:

For unterminated signaling to work you want the interconnect to be short 
enough to behave like a lumped load instead of a transmission line.  
Impedance match of the driver is important.  Coupling between signals is very 
important in maintaining that impedance match since odd and even coupling of 
signals can result in very different modal impedances that you're trying to 
match with your driver.  HBM2 is an unterminated parallel interface that 
operates up to 3600Mbps.  The route is about 5m typically but there are 
applications that go to ~10mm.  HBM3 is targeted to run at 6400 or 7200 in a 
similarly routed interconnect.  These are all point-point.  If you routing 
your CA as a Tee there will be additional challenges.

John Ellis
Principal Engineer

Mixed Signals &
I/O  Libraries Group

Synopsys, Inc.

email: jellis@xxxxxxxxxxxx
Phone: 508.263.8194

-----Original Message-----
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx <si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx> On Behalf 
Of Scott McMorrow
Sent: Friday, July 31, 2020 11:38 AM
To: kchandr2@xxxxxxxxx; si-list@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [SI-LIST] Re: [EXTERNAL]Si-List : Unterminated signaling

It depends.  If the driver is close to being impedance matched to the line, 
then a unidirectional point-to-point interface can be quite fast, as the 
driver approximates a series terminator.  Otherwise, your limit is the length 
of the line w.r.t. the signal risetime and frequency of the data, and the 
strength of the driver.  In general, unterminated single-ended signaling 
falls apart either when the interconnect length is greater than Â½ the signal 
rise time, or the interconnect length approaches one half of the signaling 
rate.
YMMV

Scott McMorrow, CTO Signal Integrity Group Samtec Office 401-284-1827 | 
+1-800-726-8329 
https://urldefense.com/v3/__http://www.samtec.com__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9ypBCNLs4$
 
<https://urldefense.com/v3/__http://www.samtec.com/__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9y2Q05RFk$
 >


Scott McMorrow,

Office: 401-284-1827
https://urldefense.com/v3/__http://www.samtec.com__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9ypBCNLs4$


     


This email and any appended documents are only for the intended person/entity 
and may contain information of Samtec, Inc., that is PRIVILEGED, PROPRIETARY, 
CONFIDENTIAL, AND/OR PROTECTED BY LAW. If you are not the intended recipient 
you are hereby notified that any dissemination, disclosure, use or copying of 
this email or its contents is prohibited. If you this message in error, 
please notify Samtec immediately and delete the email, attachments and all 
copies. The intended recipient should not disclose the content to third 
parties or reproduce the content without Samtec's written consent.
     

From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx <si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx> On Behalf 
Of Karthik Chandrasekar
Sent: Friday, July 31, 2020 11:24 AM
To: si-list@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [EXTERNAL][SI-LIST] Si-List : Unterminated signaling

Hi Experts
Wanted to know if anyone has experience in limits of unterminated
signaling in parallel bus designs (for example for CMD interface)?. What
is the highest speed one can do unterminated signaling at ?.

For e.g is 1GHz unterminated signaling possible ?

Regards
Karthik


------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx<mailto:si-list-request@xxxxxxxxxxxxx> with 
'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
https://urldefense.com/v3/__//www.freelists.org/webpage/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9y9yavJDk$
 
<https://urldefense.com/v3/__//www.freelists.org/webpage/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9y9yavJDk$
 >

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx<mailto:si-list-request@xxxxxxxxxxxxx> with 
'help' in the Subject field


List forum is accessible at:
https://urldefense.com/v3/__http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9ycMxZQ4o$
 
<https://urldefense.com/v3/__http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9ycMxZQ4o$
 >

List archives are viewable at:
https://urldefense.com/v3/__//www.freelists.org/archives/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9yhdZ1fTg$
 
<https://urldefense.com/v3/__//www.freelists.org/archives/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9yhdZ1fTg$
 >

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
https://urldefense.com/v3/__http://www.qsl.net/wb6tpu__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9yRZOnOKk$
 
<https://urldefense.com/v3/__http://www.qsl.net/wb6tpu__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9yRZOnOKk$
 >

     

     
  delete the email, attachments and all copies. The intended recipient should 
not disclose the content to third parties or reproduce the content without 
Samtec's written consent.

------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
https://urldefense.com/v3/__//www.freelists.org/webpage/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9y9yavJDk$

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field


List forum  is accessible at:
                
https://urldefense.com/v3/__http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9ycMxZQ4o$

List archives are viewable at:
              
https://urldefense.com/v3/__//www.freelists.org/archives/si-list__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9yhdZ1fTg$
  
Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
              
https://urldefense.com/v3/__http://www.qsl.net/wb6tpu__;!!A4F2R9G_pg!LJyuEFHAFkv3d3ENW4_HEBBUmtCoFK2P4wvoZXvrMW0Ar8auWrOH80HJxD9yRZOnOKk$
   

------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
//www.freelists.org/webpage/si-list

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field


List forum  is accessible at:
                http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list

List archives are viewable at:
              //www.freelists.org/archives/si-list
  
Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
              http://www.qsl.net/wb6tpu
   

------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
//www.freelists.org/webpage/si-list

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field


List forum  is accessible at:
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list

List archives are viewable at:     
                //www.freelists.org/archives/si-list
 
Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
                http://www.qsl.net/wb6tpu
  

Other related posts: