Cần một cổng XOR hoạt động lên đến 2 đến 3 GHz

Tôi đã gặp một tình huống bất thường trong đó tôi yêu cầu một cổng XOR sẽ hoạt động đáng tin cậy khi được trình bày với đầu vào sóng vuông với tần số trong khoảng từ 2 đến 3 GHz. Tôi biết rằng CPU máy tính để bàn có cổng logic có thể hoạt động ở các tốc độ này, nhưng tôi không biết bất kỳ IC nào sẽ làm điều này. Tôi có nên cố gắng xây dựng cổng ra khỏi bóng bán dẫn?

Ngoài ra, ở những tốc độ này, tôi có cần phải lo lắng về việc sử dụng máy bay mặt đất, uốn cong giảm nhẹ và microstrip không?

Họ logic nhanh nhất từ ​​lâu đã và vẫn là ECL. Mặc dù thường bị bỏ qua trong thời gian gần đây, các phát triển như PECL và LVPECL (về cơ bản là ECL thay thế tích cực và PECL khác biệt) đã giữ cho gia đình luôn đi đầu trong chuyển đổi logic. Những hạn chế trước đây của nhiều nguồn cung cấp và điện áp âm đã được loại bỏ, nhưng với khả năng tương thích ngược có sẵn trong nhiều trường hợp.

Các thiết bị MC10EP08 / MC100EP08 sẽ đáp ứng yêu cầu của bạn http://www.onsemi.com/pub_link/Collonymous/MC10EP08-D.PDF

Không hoàn toàn tốt nhưng cũng gần như đáp ứng thông số kỹ thuật của bạn http://www.onsemi.com/pub_link/Collonymous/MC10EL07-D.PDF

Có sẵn từ Digikey (trong kho) http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=MC100EP08DTGOS-ND

Trong chế độ PECL, các chế độ này sẽ hoạt động từ Vcc = 3,3V đến 5V và Vee = 0V.

Tần số tối đa được đánh giá là> 3 GHz điển hình với độ trễ propogation là 250 picosecond (!) Điển hình và tối đa 300 picosecond ở 25C với chu kỳ jitter chu kỳ <1 ps.

Digikey liệt kê một loạt các cổng ECL.

Mặc dù hoạt động 3 GHz có lẽ là tốt nhất để lại các cổng hiện có như các cổng này, nhưng việc tự thực hiện các cổng tốc độ cực cao là tương đối dễ dàng bằng cách sử dụng các phần riêng biệt với cấu trúc liên kết loại ECL. Nhìn vào các mạch tương đương của các cổng ECL cũ sẽ cho một sự khởi đầu tốt (các bảng dữ liệu hiện đại thường chỉ đưa ra các sơ đồ chức năng tổng thể mà không có manh mối nào về cách đạt được kết quả). Gates về cơ bản là những kiểu sắp xếp cặp đuôi dài rất quen thuộc. Hiệu suất trên mỗi nỗ lực và chi phí có thể tốt hơn rất nhiều so với hầu hết các phương pháp khác.

Một hướng dẫn TI tuyệt vời về "Giao diện giữa các cấp LVPECL, VML, CML và LVDS" với các cuộc thảo luận về kết hợp trở kháng, đường truyền, phản xạ, độ lệch ... và bao gồm các sơ đồ về cách đạt được chức năng.

http: // f Focus.ti.com/lit/an/slla120/slla120.pdf

Tôi đề nghị thay đổi cách tiếp cận. Bạn không nói lý do tại sao bạn cần một XOR như vậy, nhưng tôi sẽ đề xuất rằng nếu bạn đặt câu hỏi về các góc và mặt phẳng bị giảm nhẹ thì bạn không thực sự cần những gì để thực hiện loại mạch này. Đừng xúc phạm điều đó, vì tôi nghi ngờ rằng 99,99% người trên trang này không thể làm điều đó - bao gồm cả tôi, và tôi đã thực hiện các mạch GHz trước đó! Vì vậy, thay vì cố gắng thực hiện XOR 3 GHz, tôi khuyên bạn nên tìm một cách khác để thực hiện những gì bạn muốn theo cách không cần tốc độ nhanh như vậy.

Để làm cho tôi rõ ràng, đây là lý do tại sao tôi khuyên bạn nên thay đổi cách tiếp cận của mình ... Giả sử bạn có thể thực hiện XOR 3 GHz, sau đây là một số vấn đề & giải pháp mà bạn gặp phải:

1. Bạn sẽ không làm điều này từ các bóng bán dẫn cá nhân, quá chậm. Các bộ phận loại TTL cũng quá chậm. Thay vào đó bạn sẽ phải suy nghĩ về một số phần logic tốc độ cao. Trước đây, bạn có thể sử dụng các bộ phận ECL hoặc PECL (một họ khác, như TTL nhưng không). Tôi không biết bạn sẽ sử dụng cái gì bây giờ, hoặc ngay cả khi các bộ phận ECL / PECL vẫn còn xung quanh. Tất nhiên chip tùy chỉnh cũng sẽ làm điều đó, với chi phí rất lớn.

2. Máy bay mặt đất, hoàn toàn. Kiểm soát trở kháng PCB, yup. Có thể 6 hoặc 8 lớp PCB, tùy thuộc vào các yêu cầu khác. Ít nhất là 4 lớp, chắc chắn. Uốn cong, cũng có thể. Dấu vết microstrip / microplane, hoàn toàn. Và tất nhiên bạn sẽ phải chú ý rất nhiều đến bố cục PCB. Hãy nhớ rằng 3 GHz là khoảng 0,333 ns.

3. Khi bạn đã xây dựng xong tất cả, hãy nói rằng nó không hoạt động. Rồi sao? Nhận ra phạm vi o! Các phạm vi o thú vị nhất đứng đầu khoảng 100 MHz. Trong văn phòng của tôi, tôi có phạm vi 4 GHz, 4 kênh có giá 10 nghìn đô la Mỹ, nhưng đầu dò 1 GHz có giá thêm 2 nghìn đô la Mỹ. Bạn sẽ cần ít nhất 5 hoặc 6 GHz và 3 đầu dò phạm vi. Tôi đã không định giá chúng trong một thời gian, nhưng điều đó sẽ có giá ít nhất là 10 nghìn đô la Mỹ và có thể lên tới 30 nghìn đô la Mỹ.

Vì vậy, để làm điều đó, bạn sẽ phải sử dụng các phần khó tìm, thực hiện bố cục phức tạp trên PCB đa lớp và khi nó không hoạt động đúng (tỷ lệ là nó sẽ không) bạn sẽ phải chi nhiều tiền cho một phạm vi o để giúp bạn tìm ra nó. Sau đó lặp lại quy trình một lần nữa, vì ở tốc độ 3 GHz, bạn không thể làm lại PCB của mình để sửa lỗi. Ôi!

Và cuối cùng, đây là một liên kết đến một số Cổng XOR On-Semi ECL: http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=MC100EL07 Có vẻ như nó chỉ có thể thực hiện được 2 GHz. 3 GHz trông giống như một sự kéo dài, nhưng không hoàn toàn nằm ngoài câu hỏi. Họ có một bảng eval cho con chip đó (wow, tôi chưa bao giờ thấy một bảng eval cho một cổng XOR trước đây). Nếu bạn khăng khăng đi xuống con đường này, bảng eval đó có thể là lựa chọn tốt nhất của bạn (US $ 137 tại Digikey). Nhưng bạn vẫn sẽ cần một phạm vi o.

3Ghz? Anh bạn, có những rắc rối thực sự :-)

Việc tạo ra các bóng bán dẫn không phải là một lựa chọn - Bạn sẽ không vượt quá 100 Mhz ngay cả với các bóng bán dẫn nhanh nhất. Vấn đề chính là độ dài vết và bóng bán dẫn EM & bóng bán dẫn sloooooww.

Ngay cả khi bạn có chip riêng với tốc độ yêu cầu - Bạn sẽ phải lo lắng rất nhiều về việc truyền tín hiệu với băng thông lên tới 10-15Ghz (để có ít nhất một số mặt trước có thể nhìn thấy, bạn cần có thể truyền nhiều tần số kỹ thuật số mục tiêu của mình). Ngoài ra, ở tốc độ này, phản xạ tín hiệu sẽ yêu cầu kết hợp trở kháng ở mọi nơi (= tức là bạn không chỉ cần mặt phẳng đất, mà còn cả độ dày và chiều rộng vết tích cụ thể của PCB + chấm dứt) ... Thế giới địa ngục.

Giải pháp đáng tin cậy duy nhất là để cổng XOR bên trong ASIC tùy chỉnh có phần còn lại của thiết bị. Ngay cả ở mức 0,25um bạn cũng có thể có XOR 3Ghz một cách dễ dàng.

Có lẽ là một chút cho bạn, nhưng HMC721LC3C từ Hittite là tốt cho 14 GHz. Digikey có 10 trong kho như văn bản này.

Có một số thông tin thiết kế có thể hữu ích mà bạn có thể lượm lặt được từ PCB đánh giá của họ, phần lớn sẽ được áp dụng cho các yêu cầu ít đòi hỏi hơn.

Thật là hữu ích khi có phạm vi lấy mẫu nhanh - bạn có thể thấy sự không liên tục được giới thiệu bởi các uốn cong PCB, đầu nối, thị thực, v.v. t rất di động.