Нужен шлюз XOR, работающий до 2–3 ГГц

Я столкнулся с необычной ситуацией, в которой мне требуется XOR-вентиль, который будет надежно функционировать, когда представлен прямоугольным входом с частотой от 2 до 3 ГГц. Я знаю, что у настольных процессоров есть логические вентили, которые могут функционировать на этих скоростях, но я не знаю ни одной микросхемы, которая бы это делала. Должен ли я попытаться построить затвор из транзисторов?

Кроме того, на этих скоростях мне нужно беспокоиться об использовании наземных плоскостей, изогнутых изгибов и микрополоски?

Самая быстрая логическая семья долгое время была и остается ECL. Несмотря на то, что в последнее время это часто упускают из виду, такие разработки, как PECL и LVPECL (по существу положительная ECL и дифференциальная PECL), удерживают семью на переднем крае логического переключения. Предыдущие ограничения нескольких источников питания и отрицательных напряжений были устранены, но во многих случаях доступна обратная совместимость.

Устройства MC10EP08 / MC100EP08 будут соответствовать вашему требованию http://www.onsemi.com/pub_link/Colalendar/MC10EP08-D.PDF

Не совсем так хорошо, но также почти соответствует вашим требованиям http://www.onsemi.com/pub_link/Colalendar/MC10EL07-D.PDF

Доступно от Digikey (в наличии) http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=MC100EP08DTGOS-ND

В режиме PECL они будут работать от Vcc = 3,3 В до 5 В и Vee = 0 В.

Максимальная частота оценивается как> 3 ГГц, типичная с задержками распространения 250 пикосекунд (!), И 300 пикосекунд макс при 25 ° C с джиттером от цикла к циклу <1 пс.

Digikey перечислите диапазон ворот ECL.

В то время как работа с частотой 3 ГГц, вероятно, лучше оставить существующим вентилям, таким как эти, относительно легко реализовать чрезвычайно высокоскоростные вентили самостоятельно, используя дискретные части с топологией типа ECL. Рассмотрение эквивалентных схем более старых ворот ECL дает хорошее начало (современные таблицы данных, как правило, просто дают общие функциональные схемы без подсказок о том, как достигаются результаты). Ворота - это, по сути, очень знакомые длиннохвостые пары. Производительность за усилие и стоимость может быть намного лучше, чем для большинства других подходов.

Отличное учебное пособие по TI «Взаимодействие между уровнями LVPECL, VML, CML и LVDS» с обсуждениями по согласованию импеданса, линиями передачи, отражениями, смещением ... и включает диаграммы того, как достигается функциональность.

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

Я предлагаю изменить подход. Вы не говорите, зачем вам нужен такой XOR, но я предлагаю, чтобы, если вы задаете вопросы о угловых углах и плоскостях земли, у вас не будет того, что нужно для такого рода схем. Не обижайтесь на это, так как я подозреваю, что 99,99% людей на этом сайте не смогли этого сделать, включая меня, и я уже делал GHz-схемы! Таким образом, вместо того, чтобы пытаться выполнить 3-ГГц XOR, я предлагаю вам найти другой способ выполнить то, что вы хотите, таким образом, что вам не нужны такие быстрые скорости.

Просто чтобы прояснить ситуацию, вот почему я предлагаю изменить ваш подход ... Допустим, вы могли бы сделать XOR с частотой 3 ГГц, тогда вот некоторые проблемы и решения, с которыми вы столкнетесь:

1. Вы не сделаете это из отдельных транзисторов, слишком медленно. Детали типа TTL также слишком медленные. Вместо этого вам придется подумать о некоторых высокоскоростных логических частях. Раньше вы могли использовать детали ECL или PECL (другое семейство, например TTL, но не). Я понятия не имею, что бы вы использовали сейчас, или даже если части ECL / PECL все еще есть. Конечно, пользовательские чипы тоже это сделают, за огромную цену.

2. Наземные самолеты, абсолютно. Контролируемый импеданс PCB, да. Может быть 6 или 8-слойная печатная плата, в зависимости от других требований. По крайней мере, 4 слоя, конечно. Митро изгибается, вполне может. Микрополоски / микроплоскости, абсолютно. И, конечно же, вам придется внимательно следить за разметкой печатной платы. Помните, что 3 ГГц составляет около 0,333 нс.

3. Как только вы все это построите, скажем, что это не работает. Тогда что? Убирайся! Большинство хобби-прицелов достигают 100 МГц. В моем офисе у меня есть 4-канальный оптический прицел на 1 ГГц, который стоит 10 тыс. Долларов США, но зонд на 1 ГГц стоит дополнительно 2 тыс. Долларов США. Вам понадобятся как минимум 5 или 6 ГГц и 3 прицела. Я не оценивал их в течение некоторого времени, но это будет стоить как минимум 10 тысяч долларов США, а может быть и до 30 тысяч долларов США.

Таким образом, чтобы сделать это, вам придется использовать детали, которые трудно найти, сделать сложную компоновку на многослойной печатной плате, и когда она не будет работать должным образом (вероятнее всего, это не так), вам придется потратить много денег на o-scope, чтобы помочь вам понять это. Затем повторите процесс еще раз, потому что на 3 ГГц вы не можете переделать вашу печатную плату, чтобы исправить недостатки. Ой!

И, наконец, вот ссылка на некоторые On-Semi ECL XOR Gate: http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=MC100EL07 Похоже, что он едва ли сможет работать с частотой 2 ГГц. 3 ГГц выглядит натяжкой, но не полностью исключен. У них действительно есть плата eval для этого чипа (вау, я никогда раньше не видел платы eval для ворот XOR). Если вы настаиваете на том, чтобы пойти по этому пути, то эта доска eval может быть вашим лучшим вариантом (137 долларов США на Digikey). Но вам все равно понадобится o-scope.

3Ghz? Чувак, у тебя настоящие проблемы :-)

Изготовление из транзисторов не вариант - вы не сможете уйти далеко за 100 МГц даже с самыми быстрыми транзисторами. Основная проблема - это длина трассы, электромагнитные помехи и замедленные транзисторы.

Даже если у вас есть отдельная микросхема с требуемой скоростью - вам придется много беспокоиться о передаче сигнала с полосой пропускания до 10-15 ГГц (чтобы иметь хотя бы несколько видимых фронтов, вы должны иметь возможность передавать несколько целевых цифровых частот). Кроме того, при этой скорости для отражения сигнала потребуется согласование импеданса повсюду (т. Е. Вам нужна не только плоскость заземления, но также определенная толщина печатной платы и ширина трассы + окончание) ... Мир ада.

Единственное надежное решение состоит в том, чтобы оставить этот XOR-шлюз внутри специализированной ASIC с остальной частью вашего устройства. Даже в 0.25um вы можете легко получить XOR 3Ghz.

Вероятно, немного для вас, но HMC721LC3C от Hittite хорош для 14 ГГц. На момент написания статьи у Digikey было 10 штук.

Есть некоторая информация о дизайне, которая может быть полезна, которую вы могли бы почерпнуть из их оценочной платы, большая часть которой была бы применима к менее требовательным требованиям.

Очень полезно иметь быстрый объем выборки - вы можете увидеть разрывы, представленные изгибами печатных плат, соединителями, визой и т. Д., Такого зверя можно сложить из результатов eBay, привязанного к лодке, за несколько тысяч долларов, но он выиграл ». быть очень портативным.