Potrzebujesz bramki XOR, która działa z częstotliwością od 2 do 3 GHz

Zetknąłem się z niezwykłą sytuacją, w której potrzebuję bramki XOR, która będzie działała niezawodnie, gdy będzie miała wejście fali prostokątnej o częstotliwości od 2 do 3 GHz. Wiem, że procesory do komputerów stacjonarnych mają bramki logiczne, które mogą działać przy tych prędkościach, ale nie znam żadnych układów scalonych, które by to zrobiły. Czy powinienem spróbować zbudować bramę z tranzystorów?

Czy przy tych prędkościach muszę się martwić o używanie płaszczyzn podłoża, skośnych zakrętów i mikropasków?

Najszybszą rodziną logiczną od dawna jest i nadal jest ECL. Choć często pomijane w ostatnich czasach, takie zmiany jak PECL i LVPECL (zasadniczo dodatni ECL dodatni i różnicowy PECL) utrzymały rodzinę na czele przełączania logicznego. Poprzednie ograniczenia wielu dostaw i ujemnych napięć zostały wyeliminowane, ale w wielu przypadkach dostępna jest wsteczna kompatybilność.

Urządzenia MC10EP08 / MC100EP08 spełniają Twoje wymagania http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EP08-D.PDF

Nie tak dobrze, ale również prawie spełnia twoją specyfikację http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EL07-D.PDF

Dostępne w Digikey (w magazynie) http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=MC100EP08DTGOS-ND

W trybie PECL będą one działać od Vcc = 3,3 V do 5 V i Vee = 0 V.

Maksymalna częstotliwość jest oceniana jako> 3 GHz typowo z opóźnieniami propagacji typowymi dla 250 pikosekund (!) I maks. 300 pikosekund przy 25 ° C z wahaniem między cyklami <1 ps.

Digikey wymienia szereg bramek ECL.

Podczas gdy działanie 3 GHz najlepiej jest pozostawić istniejącym bramkom, takim jak te, stosunkowo łatwo jest samodzielnie wdrożyć bramki o bardzo dużej prędkości, używając dyskretnych części o topologii typu ECL. Spojrzenie na równoważne obwody starszych bramek ECL daje dobry początek (nowoczesne arkusze danych zwykle po prostu dają ogólne schematy funkcjonalne bez wskazówek, jak osiągnąć wyniki). Bramy są w zasadzie bardzo znanymi układami o długich ogonach. Wydajność na wysiłek i koszt może być znacznie lepsza niż w przypadku większości innych podejść.

Doskonały samouczek TI na temat „Interfejs między poziomami LVPECL, VML, CML i LVDS” z dyskusjami na temat dopasowania impedancji, linii transmisyjnych, odbić, odchylania ... oraz zawiera diagramy dotyczące sposobu osiągnięcia funkcjonalności.

http://focus.ti.com/lit/an/slla120/slla120.pdf

Sugeruję zmianę podejścia. Nie mówisz, dlaczego potrzebujesz takiego XOR, ale zaproponuję, że jeśli zadajesz pytania na temat skośnych narożników i płaszczyzn naziemnych, to tak naprawdę nie masz wystarczającej mocy, aby wykonać ten rodzaj obwodu. Nie obrażaj się na to, ponieważ podejrzewam, że 99,99% ludzi na tej stronie nie mogło tego zrobić - w tym ja, i wcześniej robiłem obwody GHz! Zamiast próbować wykonać XOR 3 GHz, sugeruję, abyś znalazł inny sposób na osiągnięcie tego, co chcesz, w sposób, który nie wymaga tak dużych prędkości.

Żeby się wyrazić, oto propozycja zmiany podejścia ... Powiedzmy, że możesz zrobić XOR 3 GHz, oto kilka problemów i rozwiązań, z którymi się spotkasz:

1. Nie zrobiłbyś tego z pojedynczych tranzystorów, zbyt wolno. Części typu TTL są również zbyt wolne. Zamiast tego musisz pomyśleć o szybkich częściach logicznych. Wcześniej możesz używać części ECL lub PECL (inna rodzina, jak TTL, ale nie). Nie mam pojęcia, czego byś użył teraz, ani nawet gdyby części ECL / PECL nadal były w pobliżu. Oczywiście niestandardowe żetony też to zrobią, ogromnym kosztem.

2. Płaszczyzny naziemne, absolutnie. Płytki PCB o kontrolowanej impedancji, tak. Może 6 lub 8 warstw PCB, w zależności od innych wymagań. Na pewno co najmniej 4 warstwy. Równie dobrze może się to pochylić. Absolutnie ślady mikropasków / mikropłatów. I oczywiście musisz bardzo uważnie obserwować układ PCB. Pamiętaj, że 3 GHz to około 0,333 ns.

3. Kiedy już wszystko zbudujesz, powiedzmy, że to nie działa. Co wtedy Wyjdź z zakresu! Większość hobbystycznych o-zakresów osiąga wartość około 100 MHz. W moim biurze mam 4-kanałowy zakres 1 GHz, który kosztuje 10 000 USD, ale sonda 1 GHz kosztuje dodatkowe 2 000 USD. Będziesz potrzebował co najmniej 5 lub 6 GHz i 3 sondy zakresu. Od jakiegoś czasu nie wyceniałem ich, ale będzie to kosztować co najmniej 10 000 USD, a może nawet 30 000 USD.

Aby to zrobić, musisz użyć trudnych do znalezienia części, wykonać skomplikowany układ na wielowarstwowej płytce drukowanej, a kiedy to nie działa poprawnie (istnieje prawdopodobieństwo, że nie będzie), musisz wydać dużo pieniędzy na o-scope, aby pomóc Ci to rozgryźć. Następnie powtórz proces ponownie, ponieważ przy 3 GHz nie możesz przerobić płytki drukowanej, aby naprawić wady. Auć!

I na koniec, oto link do niektórych bramek XOR On-Semi ECL: http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=MC100EL07 Wygląda na to, że ledwo byłby w stanie osiągnąć 2 GHz. 3 GHz wygląda jak odcinek, ale nie do końca wykluczone. Mają kartę ewaluacyjną dla tego układu (wow, nigdy wcześniej nie widziałem płyty ewaluacyjnej dla bramki XOR). Jeśli nalegasz, aby pójść tą ścieżką, ta deska ewaluacyjna może być najlepszą opcją (137 USD w Digikey). Ale nadal potrzebujesz o-lunety.

3Ghz? Stary, masz poważne kłopoty :-)

Robienie z tranzystorów nie wchodzi w grę - nawet przy najszybszych tranzystorach nie zajdziesz daleko ponad 100 MHz. Głównym problemem są długości ścieżek i zakłócenia elektromagnetyczne oraz tranzystory typu sloooooww.

Nawet jeśli masz oddzielny układ z wymaganą prędkością - będziesz musiał dużo martwić o przesyłanie sygnału o przepustowości do 10-15 Ghz (aby mieć przynajmniej niektóre widoczne fronty, musisz być w stanie przenieść wielokrotność docelowej częstotliwości cyfrowej). Również przy tej prędkości odbicia sygnału będą wymagały dopasowania impedancji wszędzie (= tzn. Potrzebujesz nie tylko płaszczyzny uziemienia, ale także określonej grubości płytki drukowanej i szerokości ścieżek + zakończenia) ... World of hell.

Jedynym niezawodnym rozwiązaniem jest pozostawienie bramy XOR wewnątrz niestandardowego układu ASIC z resztą urządzenia. Nawet przy 0,25um możesz łatwo mieć 3GOR XOR.

Prawdopodobnie trochę dla ciebie, ale HMC721LC3C od Hittite jest dobry na 14 GHz. Digikey ma 10 w magazynie w chwili pisania tego tekstu.

Istnieje kilka informacji projektowych, które mogą być przydatne, które można uzyskać z ich płytki ewaluacyjnej, z których wiele można by zastosować do mniej wymagających wymagań.

Bardzo przydatny jest szybki zakres próbkowania - widać nieciągłości wprowadzone przez zakręty PCB, złącza, wizę itp. Taką bestię można połączyć ze znaleziskami na eBayu za kilka K (dolarów), ale wygrała ” być bardzo przenośnym.