home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1994 March / Internet Info CD-ROM (Walnut Creek) (March 1994).iso / standards / ansi / X3T9 / area18 / 89-018r0.txt < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-05-12  |  7.1 KB  |  134 lines
  1.          TO: X3T9.2 Committee                                   X3T9.2-89-018 R0
  2.        FROM: Kurt Chan, Hewlett-Packard                                  1/12/89
  3.     SUBJECT: Preliminary Cable Test Results
  4.  
  5.     In document 88-150 I outlined some tests that would be performed on SCSI-2
  6.     cables (single-ended, open-collector). The objective was to make a
  7.     comparison under worst-case conditions between SCSI-1 cables and new SCSI-2
  8.     proposed cables.
  9.  
  10.     The configuration under test consisted of 7 "devices":
  11.  
  12.  
  13.                                            <-------- DEVICE CLUSTER #2 ------->
  14.      DEVICE CLUSTER #1                             +---+         +---+
  15.     <----------------->                             | 4 |         | 6 |
  16.                                                     +-+-+         +-+-+
  17.     +---+  Unshielded          4.0 m      .25m  .25m | .25m   .25m  |.25m  +---+
  18.     | 1 |------+------[]=================[]-----+-----+------+------+------| 7 |
  19.     +---+ .25m | .25m        Shielded           | Unshielded |             +---+
  20.              +-+-+          (~100 ohms)       +-+-+        +-+-+
  21.              | 2 |                            | 3 |        | 5 |
  22.              +---+                            +---+        +---+
  23.  
  24.  
  25.      Each device consisted of:
  26.  
  27.      Switchable termination network (potentiometers) --+
  28.                                                        |
  29.                                                        |
  30.                               +------------------------|--+
  31.                               |-|                      |  |
  32.                               |-|                      _  |
  33.                               |-|                   +-|_| |
  34.                               |-|      ACK- signal  |  _  |
  35.                               |-|-------------------+-|_| |
  36.                               |-|         |               |
  37.                               |-|         |            |  |
  38.                               +-----------|------------|--+
  39.                                |          |            |
  40.                                |          |            |
  41.     SCSI-1 device connector ---+          |            |
  42.     (2 rows, 25 pins/row)                 |            |
  43.                                           |            |
  44.     3.5" 30 AWG wire over ground plane ---+            |
  45.                                                        |
  46.     Fixed capacitor (12 pF - 22 pF) -------------------+
  47.  
  48.     When testing the high-density cables, cluster 1 was connected using 30 AWG
  49.     AMP cable (labelled "75 ohm"), and cluster 2 was connected using 28 AWG AMP
  50.     cable (labelled "93 ohm").  All of the SCSI-1 cable was standard 50-mil
  51.     ribbon cable (approx 90 ohms).
  52.  
  53.     TERMPWR was initially fixed at 3.9V across the entire bus per my worst-case
  54.     TERMPWR analysis found in document X3T9.2-88-165. Termination resistors
  55.     initially were set to 220/330. The driver consisted of an open-drain 2N6659
  56.     FET with 5ns rise time driven by an HP 8165A Programmable Signal Generator.
  57.     The signal under test is pin 38 (ACK).
  58.  
  59.     After building instrumentation to measure "faults" on the bus, the following
  60.     observations were made:
  61.  
  62.       1. It was difficult to make hysteresis of the ECL receivers immune to
  63.          variations in frequency, especially at the high end, and especially
  64.          because such tight control over the hysteresis voltage was necessary.
  65.  
  66.       2. In most cases, errors were either continuous or never occurred.
  67.          Therefore, our hope to come up with error rate metrics to evaluate
  68.          cable schemes showed little promise. Errors nearly always occurred on
  69.          every clock cycle, or not at all.  Also, both subtle (50 millivolt)
  70.          and gross (>.5V) violations of the spec are interpreted identically
  71.          using the counter approach.
  72.  
  73.     Oscilloscope traces proved to be the most useful tools for showing signal
  74.     quality. An HP 54111D sampling scope (1 GHz) was used to document the
  75.     results.
  76.  
  77.     CONCLUSIONS
  78.     -----------
  79.     Some preliminary conclusions can be made, even before other cables are
  80.     submitted for testing:
  81.  
  82.     1. Neither one of the cable systems passes 50 ns (10 MHz) pulses reliably,
  83.        even with only one target and one initiator connected. However, 10 MHz
  84.        signals CAN be passed reliably if worst-case parameters are not used
  85.        (shorter cable lengths, higher TERMPWR, fewer devices, shorter stubs,
  86.        etc.).  All subsequent tests were performed at 5 MHz unless otherwise
  87.        specified. Margin testing was not done to determine the combination of
  88.        parameters that yielded reliable 10 MHz operation.
  89.  
  90.     2. Device capacitance differences of 10 pF makes a measurable difference
  91.        in the signal quality. In some cases devices with 17 pF passed where
  92.        devices with 27 pF failed.
  93.  
  94.     3. Introducing worst-case 10% resistors caused the system to fail. If a
  95.        system is experiencing worst-case TERMPWR along with worst-case receiver
  96.        thresholds, 242/297 terminators will reduce the high noise margin enough
  97.        to make the system unreliable. See 88-165 for an analysis - 1% is 
  98.        preferred, 5% should be mandatory.
  99.  
  100.     4. The devices experiencing the worst reflections seemed to consistently
  101.        be those two devices nearest to the border between the shielded and
  102.        unshielded cables (devices 2 at .25 meters and device 3 at 4.75 meters).
  103.        Other configurations may differ - the waveform shape is highly dependent
  104.        on (and sensitive to changes in) device spacing, device capacitance, etc.
  105.  
  106.     5. Paul Boulay's 2.6V TERMPWR scheme with 100 ohm pullups showed significant
  107.        improvement in some cases. More testing will be made on this recent
  108.        proposal by Paul.
  109.  
  110.     6. Most modern TTL receivers have an intrinsic (Schottky) diode at their
  111.        inputs which helps to clamp negative-going signals. However, MOS parts
  112.        lack this intrinsic diode and therefore may experience voltages as low
  113.        as -2 Volts. By clamping the large initial negative swing, the
  114.        subsequent positive reflection is also subdued, which may prevent
  115.        spurious assertions.  It is HIGHLY recommended that some form of
  116.        high-speed clamping diode (in discrete form - 1N5711 or 1N6263) be used
  117.        with MOS devices which do not have this intrinsic diode.
  118.  
  119.     7. TERMPWR should be kept as high as possible. In 89-165, I showed that
  120.        with 5% resistors and .1 mA sink current, bus signals will only release
  121.        to 2.09 volts DC (under worst-case conditions). Keeping TERMPWR as high
  122.        as possible is one method of improving the high-level noise margin.
  123.  
  124.     8. The AMP cables tested were negligibly more sensitive to some worst-case
  125.        parameters than the SCSI-1 cables. However, the results will continue
  126.        to be preliminary until other vendors submit samples for testing so
  127.        I can do A-B-C comparisons.  Future testing will focus on:
  128.  
  129.        o  crosstalk sensitivity,
  130.        o  2.6V to 100 ohm termination,
  131.        o  sensitivity to stub length (on real copper foil traces over ground
  132.           plane)
  133.        o  repeating existing tests with samples from other vendors.
  134.