Butuh gerbang XOR yang berfungsi hingga 2 hingga 3 GHz

Saya telah menemui situasi yang tidak biasa di mana saya memerlukan gerbang XOR yang akan berfungsi andal ketika disajikan dengan input gelombang persegi dengan frekuensi antara 2 dan 3 GHz. Saya tahu bahwa CPU desktop memiliki gerbang logika yang dapat berfungsi pada kecepatan ini, tetapi saya tidak tahu IC apa pun yang akan melakukan ini. Haruskah saya mencoba membangun gerbang dari transistor?

Juga, pada kecepatan ini, apakah saya perlu khawatir tentang menggunakan pesawat tanah, tikungan tertekan, dan microstrip?

Keluarga logika tercepat sejak dulu dan sekarang adalah ECL. Meskipun sering diabaikan dalam beberapa kali, perkembangan seperti PECL dan LVPECL (pada dasarnya ECL dan PECL diferensial diferensial) telah membuat keluarga berada di garis depan dalam peralihan logika. Keterbatasan beberapa pasokan dan tegangan negatif sebelumnya telah dieliminasi, tetapi dengan kompatibilitas ke belakang tersedia dalam banyak kasus.

Perangkat MC10EP08 / MC100EP08 akan memenuhi kebutuhan Anda http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EP08-D.PDF

Tidak sebagus tetapi juga hampir memenuhi spesifikasi Anda http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EL07-D.PDF

Tersedia dari Digikey (tersedia) http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=MC100EP08DTGOS-ND

Dalam mode PECL ini akan beroperasi dari Vcc = 3.3V ke 5V dan Vee = 0V.

Frekuensi maksimum dinilai sebagai tipikal> 3 GHz dengan penundaan propagasi sebesar 250 picosecond (!) Tipikal dan 300 picosecond max pada 25C dengan siklus ke siklus jitter <1 ps.

Digikey mendaftar rentang gerbang ECL.

Sementara operasi 3 GHz mungkin lebih baik diserahkan kepada gerbang yang ada seperti ini, relatif mudah untuk menerapkan gerbang kecepatan sangat tinggi sendiri menggunakan bagian-bagian terpisah dengan topologi tipe ECL. Melihat rangkaian ekivalen gerbang ECL yang lebih tua memberikan awal yang baik (lembar data modern biasanya hanya memberikan diagram fungsional keseluruhan tanpa petunjuk tentang bagaimana hasil dicapai). Gates pada dasarnya adalah pengaturan tipe pasangan ekor panjang yang sangat akrab. Kinerja per upaya dan biaya mungkin jauh lebih baik daripada kebanyakan pendekatan lainnya.

Tutorial TI yang sangat baik tentang "Interfacing Antara Tingkat LVPECL, VML, CML, dan LVDS" dengan diskusi tentang pencocokan impedansi, saluran transmisi, refleksi, biasing ..., dan termasuk diagram tentang bagaimana fungsionalitas dicapai.

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

Saya menyarankan perubahan pendekatan. Anda tidak mengatakan mengapa Anda membutuhkan XOR seperti itu, tetapi saya akan mengusulkan bahwa jika Anda mengajukan pertanyaan tentang sudut-sudut dan bidang-bidang tanah yang disatukan maka Anda tidak benar-benar memiliki apa yang diperlukan untuk melakukan sirkuit semacam ini. Jangan tersinggung karenanya, karena saya menduga bahwa 99,99% orang di situs ini tidak dapat melakukan itu - termasuk saya, dan saya telah melakukan sirkuit GHz sebelumnya! Jadi, daripada mencoba melakukan 3 GHz XOR, saya sarankan Anda menemukan cara berbeda untuk mencapai apa yang Anda inginkan dengan cara yang tidak memerlukan kecepatan cepat.

Hanya untuk memperjelas diri saya, inilah mengapa saya menyarankan untuk mengubah pendekatan Anda ... Katakanlah Anda dapat melakukan XOR 3 GHz, maka inilah beberapa masalah & solusi yang akan Anda hadapi:

1. Anda tidak akan melakukan ini dari transistor individual, terlalu lambat. Bagian tipe TTL juga terlalu lambat. Sebaliknya Anda harus memikirkan beberapa bagian logika kecepatan tinggi. Kembali pada hari Anda mungkin menggunakan bagian ECL atau PECL (keluarga yang berbeda, seperti TTL tetapi tidak). Saya tidak tahu apa yang akan Anda gunakan sekarang, atau bahkan jika bagian ECL / PECL masih ada. Tentu saja chip khusus akan melakukannya juga, dengan biaya besar.

2. Pesawat darat, tentu saja. PCB impedansi yang terkontrol, yup. Mungkin 6 atau 8 layer PCB, tergantung persyaratan lain. Setidaknya 4 lapisan, pasti. Tekuk tertekuk, mungkin juga. Microstrip / jejak mikroplane, tentu saja. Dan tentu saja Anda harus bermain sangat dekat dengan tata letak PCB. Ingat bahwa 3 GHz adalah sekitar 0,333 ns.

3. Setelah Anda membuat semuanya, katakanlah itu tidak berfungsi. Lalu apa? Keluar dari o-scope! Lingkup o paling hobby paling atas sekitar 100 MHz. Di kantor saya, saya memiliki 1 GHz, ruang lingkup 4-channel yang berharga US $ 10 ribu, tetapi probe 1 GHz berharga US $ 2 ribu tambahan. Anda membutuhkan setidaknya 5 atau 6 GHz dan 3 probe lingkup. Saya belum memberi harga pada mereka untuk sementara waktu, tetapi itu akan menelan biaya setidaknya US $ 10 ribu, dan mungkin hingga US $ 30 ribu.

Jadi, untuk melakukannya Anda harus menggunakan bagian-bagian yang sulit ditemukan, melakukan tata letak yang rumit pada PCB multilayer, dan ketika itu tidak berfungsi dengan baik (kemungkinannya tidak) Anda harus menghabiskan banyak uang pada o-scope untuk membantu Anda mengetahuinya. Kemudian ulangi proses ini lagi, karena pada 3 GHz Anda tidak dapat mengerjakan ulang PCB Anda untuk memperbaiki kekurangannya. Aduh!

Dan yang terakhir, inilah tautan ke beberapa Gerbang XOR On-Semi ECL: http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=MC100EL07 Sepertinya itu mungkin, hanya saja, mampu melakukan 2 GHz. 3 GHz tampak seperti peregangan, tetapi tidak sepenuhnya keluar dari pertanyaan. Mereka memiliki papan eval untuk chip itu (wow, saya belum pernah melihat papan eval untuk gerbang XOR sebelumnya). Jika Anda bersikeras menempuh jalan ini, papan eval itu mungkin merupakan pilihan terbaik Anda (US $ 137 di Digikey). Tetapi Anda masih membutuhkan o-scope.

3Ghz? Bung, Anda memiliki masalah nyata :-)

Membuat keluar dari transistor bukanlah suatu pilihan - Anda tidak akan pergi jauh lebih dari 100 Mhz bahkan dengan transistor tercepat. Masalah utama adalah panjang jejak & gangguan EM & transistor sloooooww.

Bahkan jika Anda memiliki chip terpisah dengan kecepatan yang diperlukan - Anda harus khawatir banyak tentang mentransmisikan sinyal dengan bandwidth hingga 10-15Ghz (untuk memiliki setidaknya beberapa front yang terlihat, Anda harus dapat mentransfer beberapa frekuensi digital target Anda). Juga, pada kecepatan ini, pantulan sinyal akan membutuhkan pencocokan impedansi di mana-mana (= yaitu, Anda tidak hanya membutuhkan ground plane, tetapi juga ketebalan PCB khusus & lebar jejak + terminasi) ... Dunia neraka.

Satu-satunya solusi yang dapat diandalkan adalah membiarkan gerbang XOR di dalam ASIC khusus memiliki sisa perangkat Anda. Bahkan pada 0.25um Anda dapat memiliki 3Ghz XOR dengan mudah.

Mungkin sedikit banyak untuk Anda, tetapi HMC721LC3C dari Hittite bagus untuk 14 GHz. Digikey memiliki 10 stok pada penulisan ini.

Ada beberapa info desain yang mungkin berguna yang dapat Anda peroleh dari evaluasi PCB mereka, yang sebagian besar akan berlaku untuk persyaratan yang tidak terlalu menuntut.

Benar-benar berguna untuk memiliki ruang lingkup pengambilan sampel yang cepat - Anda dapat melihat diskontinuitas yang diperkenalkan oleh tikungan PCB, konektor, visa dll. Binatang seperti itu dapat dirakit bersama dari temuan kapal-jangkar kapal eBay untuk beberapa K (dolar) tetapi ia akan menang ' t menjadi sangat portabel.