[SI-LIST] Re: Solving signal integrity problems at very high data rates - EDN

  • From: "Bartlett, Josiah" <josiah.bartlett@xxxxxxxxxxxxx>
  • To: "scott@xxxxxxxxxxxxx" <scott@xxxxxxxxxxxxx>, "antokdavis@xxxxxxxxx" <antokdavis@xxxxxxxxx>
  • Date: Wed, 12 Oct 2016 16:33:31 +0000

One of the issues I see designers make when evaluating vias is understanding 
the limitations of rules-of thumb. The biggest gotcha, even for experienced 
designers, is what is happening with the ground current around the via. The 
signal via tends to be pretty easy to understand. However, in order to maintain 
transmission line characteristics through a via (the R, L, G, and C that make 
up the z0, alpha, and beta of a line section), the ground part of the circuit 
has to be preserved. This isn't always easy, there are usually several power 
and ground planes in a circuit board that you are punching through with a via. 
I have seen lots of cases where the planes around a via are so disjointed and 
carved up that what should be a decent via doesn't work because the ground path 
is awful. I've even seen waveguide modes between planes being excited, although 
for most geometries this only happens above 25 Ghz or so. So, remember to 
design the whole loop, not just the "signal half". You can make the most 
perfect stub-free via in the world and still have difficulty with the ground. 

Also, differential signaling isn't a free lunch for vias. It can help, but 
often differential vias introduce mode conversion if there is skew in the 
signal when it hits the via. In that case, the via needs to be designed for 
good impedance matching in both the z0-diff case and the z0-common case. Mode 
conversion, even if absorbed by good common mode termination in the driver and 
receiver, is still a loss of signal power and a source of jitter.

Josiah Bartlett
Principal Engineer
Tektronix, Inc.
T 503.627.2946
http://tek.com


-----Original Message-----
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Scott McMorrow
Sent: Wednesday, October 12, 2016 6:10 AM
To: antokdavis@xxxxxxxxx
Cc: si-list@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [SI-LIST] Re: Solving signal integrity problems at very high data 
rates - EDN

Key factor is length of the plated through hole.  This is without stub, and 
depends upon correct via design. Stubs dominate.
This does not mean that you will not see a lower impedance passing through a 
via.  Rather, the lengths of the discontinuities as a signal passes through a 
via structure become distributed, because of the size vs.
wavelength of the signal.  12.5 GHz is the Nyquist frequency for a 25 Gbps 
signal.  With an 80 ps period, a 100 mil long via that is only 15 ps long is 
seen to have all pad capacitance distributed across the structure.

All of this is just to say that "vias ain't the problem", in ultra high speed 
signalling.  At least not until we get to 50 and 100 Gbps.
Dielectric losses are also not the problem.  But metal losses are.  We need 
more copper surface area to go faster, and we are not going to get that with 
traces on dense printed circuit boards.


Scott McMorrow
Technical Director SI/PI
16 Stormy Brook Rd
Falmouth, ME 04105
(401) 284-1827 Business
http://www.teraspeed.com





On Wed, Oct 12, 2016 at 8:47 AM, Anto Kavungal Davis <antokdavis@xxxxxxxxx>
wrote:

Hi,
I was going through Solving signal integrity problems at very high 
data rates - EDN, by Lee Ritchey, Scott McMorrow & Kella Knack 
-October 04, 2016 Any papers/publications based on the following 
comment or with similar results.

"What has been demonstrated by simulations as well as by laboratory 
measurement is that when a signal travels the length of the plated 
through hole or via, the parasitic capacitance of the hole is 
distributed along the length of the hole, rendering it virtually invisible."

Thanks,
Anto


------------------------------------------------------------------
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
  

------------------------------------------------------------------
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: