È necessario un gate XOR che funzioni da 2 a 3 GHz

Ho riscontrato una situazione insolita in cui ho bisogno di un gate XOR che funzionerà in modo affidabile quando presentato con un ingresso ad onda quadra con una frequenza compresa tra 2 e 3 GHz. So che le CPU desktop hanno porte logiche che possono funzionare a queste velocità, ma non conosco alcun IC che lo faccia. Dovrei provare a costruire il gate dai transistor?

Inoltre, a queste velocità, devo preoccuparmi dell'uso di piani di massa, curve oblique e microstrip?

La famiglia di logiche più veloce è stata ed è tuttora ECL. Mentre spesso trascurati negli ultimi tempi, sviluppi come PECL e LVPECL (ECL in sostanza positivo positivo e PECL differenziale) hanno mantenuto la famiglia in prima linea nel cambio logico. Le precedenti limitazioni di più alimentazioni e tensioni negative sono state eliminate, ma con compatibilità retroattiva disponibile in molti casi.

I dispositivi MC10EP08 / MC100EP08 soddisferebbero le vostre esigenze http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EP08-D.PDF

Non altrettanto buono, ma anche quasi conforme alle tue specifiche http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EL07-D.PDF

Disponibile da Digikey (disponibile) http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=MC100EP08DTGOS-ND

In modalità PECL funzioneranno da Vcc = 3.3V a 5V e Vee = 0V.

La frequenza massima è classificata come> 3 GHz tipica con ritardi di propagazione di 250 picosecondi (!) Tipici e 300 picosecondi max a 25 ° C con jitter ciclo-ciclo di <1 ps.

Digikey elenca una gamma di porte ECL.

Sebbene il funzionamento a 3 GHz sia probabilmente meglio lasciato ai gate esistenti come questi, è relativamente facile implementare da soli cancelli ad altissima velocità utilizzando parti discrete con topologia di tipo ECL. Osservare i circuiti equivalenti delle vecchie porte ECL dà un buon inizio (i moderni fogli dati in genere forniscono solo diagrammi funzionali globali senza indizi su come si ottengono i risultati). I gate sono essenzialmente dei tipi di coppia a coda lunga molto familiari. Le prestazioni per sforzo e costo rischiano di essere notevolmente migliori rispetto alla maggior parte degli altri approcci.

Un eccellente tutorial TI su "Interfaccia tra livelli LVPECL, VML, CML e LVDS" con discussioni su adattamento di impedenza, linee di trasmissione, riflessioni, polarizzazione ... e include diagrammi su come si ottiene la funzionalità.

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

Suggerisco un cambio di approccio. Non dici perché hai bisogno di un tale XOR, ma proporrò che se stai ponendo domande su angoli smussati e piani di terra, non hai davvero quello che serve per fare questo tipo di circuito. Non offenderti, poiché sospetto che il 99,99% delle persone su questo sito non possa farlo - incluso me, e ho già fatto circuiti GHz! Quindi, piuttosto che provare a fare un XOR a 3 GHz, ti suggerisco di trovare un modo diverso di realizzare ciò che vuoi in un modo che non abbia bisogno di velocità così elevate.

Giusto per chiarirmi, ecco perché ti suggerisco di cambiare il tuo approccio ... Diciamo che potresti fare un XOR a 3 GHz, quindi ecco alcuni dei problemi e delle soluzioni che dovresti affrontare:

1. Non lo faresti dai singoli transistor, troppo lento. Anche le parti di tipo TTL sono troppo lente. Invece dovresti pensare ad alcune parti logiche ad alta velocità. In passato potresti usare parti ECL o PECL (una famiglia diversa, come TTL ma non). Non ho idea di cosa useresti ora, o anche se le parti ECL / PECL sono ancora in giro. Naturalmente anche i chip personalizzati lo faranno, a un costo enorme.

2. Aerei terrestri, assolutamente. PCB ad impedenza controllata, yup. Forse PCB a 6 o 8 strati, a seconda di altri requisiti. Almeno 4 strati, di sicuro. Curve curve, potrebbe anche. Tracce di microstrip / microplane, assolutamente. E ovviamente dovrai prestare molta attenzione al layout del PCB. Ricorda che 3 GHz è di circa 0,333 ns.

3. Una volta creato tutto, diciamo che non funziona. E allora? Esci dall'o-scope! La maggior parte degli o-scope più hobbistici raggiungono i 100 MHz. Nel mio ufficio ho un oscilloscopio da 1 GHz a 4 canali che costa $ 10.000, ma la sonda da 1 GHz costa un ulteriore $ 2.000. Avrai bisogno di almeno 5 o 6 GHz e 3 sonde per oscilloscopio. Non li ho valutati da un po 'di tempo, ma costerà almeno $ 10.000 e forse fino a $ 30.000.

Quindi, per farlo dovrai usare parti che sono difficili da trovare, fare un layout complesso su un PCB multistrato e quando non funziona correttamente (le probabilità sono che non lo faranno) dovrai spendere un sacco di soldi su un o-scope per aiutarti a capirlo. Quindi ripetere nuovamente il processo, perché a 3 GHz non è possibile rielaborare il PCB per correggere i difetti. Ahia!

E infine, ecco un link ad alcuni ECL XOR Gate On-Semi: http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=MC100EL07 Sembra che potrebbe, a malapena, essere in grado di fare 2 GHz. 3 GHz sembra un tratto, ma non del tutto fuori questione. Hanno una scheda di valutazione per quel chip (wow, non ho mai visto una scheda di valutazione per un gate XOR prima). Se insisti nel seguire questa strada, quella scheda di valutazione potrebbe essere la tua migliore opzione (US $ 137 a Digikey). Ma avrai ancora bisogno di un o-scope.

3Ghz? Amico, hai dei veri problemi :-)

Realizzare i transistor non è un'opzione: non andrai molto oltre i 100 Mhz anche con i transistor più veloci. Il problema principale è la lunghezza delle tracce e l'interferenza EM e i transistor sloooooww.

Anche se hai un chip separato con la velocità richiesta - Dovrai preoccuparti molto della trasmissione del segnale con una larghezza di banda fino a 10-15 Ghz (per avere almeno alcuni fronti visibili, devi essere in grado di trasferire più della tua frequenza digitale target). Inoltre, a questa velocità, i riflessi del segnale richiederanno una corrispondenza di impedenza ovunque (= cioè non è necessario solo il piano di massa, ma anche lo spessore specifico del PCB e le larghezze di traccia + terminazione) ... Il mondo dell'inferno.

L'unica soluzione affidabile è quella di lasciare quel cancello XOR all'interno dell'ASIC personalizzato con il resto del dispositivo. Anche a 0.25um puoi avere facilmente 3Ghz XOR.

Probabilmente un po 'troppo per te, ma l'HMC721LC3C di Hittite è buono per 14 GHz. Digikey ne ha 10 in magazzino al momento della stesura di questo documento.

Ci sono alcune informazioni di progettazione che potrebbero essere utili da trarre dal loro PCB di valutazione, molte delle quali sarebbero applicabili a requisiti meno impegnativi.

È davvero utile avere un ambito di campionamento rapido: puoi vedere le discontinuità introdotte da curve PCB, connettori, visto ecc. Una tale bestia può essere combinata dai risultati di eBay sull'ancoraggio della barca per pochi K (dollari) ma ha vinto ' essere molto portatile.