Precisa de um portão XOR que funcione até 2 a 3 GHz

Eu encontrei uma situação incomum em que preciso de uma porta XOR que funcione de maneira confiável quando apresentada com uma entrada de onda quadrada com uma frequência entre 2 e 3 GHz. Sei que as CPUs de desktop têm portas lógicas que podem funcionar nessas velocidades, mas não conheço nenhum IC que faça isso. Devo tentar construir a porta de transistores?

Além disso, nessas velocidades, preciso me preocupar com o uso de planos de solo, dobras em meia esquadria e micro-tira?

A família lógica mais rápida já foi e ainda é ECL. Embora frequentemente negligenciado nos últimos tempos, desenvolvimentos como o PECL e o LVPECL (essencialmente ECL positivo e diferenciado) mantiveram a família na vanguarda da comutação lógica. As limitações anteriores de múltiplas fontes e tensões negativas foram eliminadas, mas com compatibilidade reversa disponível em muitos casos.

Os dispositivos MC10EP08 / MC100EP08 atenderiam aos seus requisitos http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EP08-D.PDF

Não é tão bom, mas também quase atende às suas especificações http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC10EL07-D.PDF

Disponível em Digikey (em estoque) http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=MC100EP08DTGOS-ND

No modo PECL, eles operam de Vcc = 3,3V a 5V e Vee = 0V.

A frequência máxima é classificada como> 3 GHz típica, com atrasos de propagação de 250 picossegundos (!) Típicos e 300 picossegundos no máximo a 25 ° C, com oscilação de ciclo a ciclo de <1 ps.

Digikey lista uma série de portões de ECL.

Embora a operação de 3 GHz seja provavelmente a melhor opção para portões existentes como esses, é relativamente fácil implementar portões de velocidade extremamente alta usando peças discretas com a topologia do tipo ECL. Observar os circuitos equivalentes dos portões mais antigos da ECL dá um bom começo (as planilhas de dados modernas geralmente fornecem apenas diagramas funcionais gerais, sem pistas sobre como os resultados são alcançados). Os portões são essencialmente arranjos de pares de cauda longa muito familiares. O desempenho por esforço e custo pode ser muito melhor do que na maioria das outras abordagens.

Um excelente tutorial de TI sobre "Interface entre os níveis LVPECL, VML, CML e LVDS", com discussões sobre correspondência de impedâncias, linhas de transmissão, reflexões, polarização ... e inclui diagramas de como a funcionalidade é alcançada.

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

Eu sugiro uma mudança de abordagem. Você não diz por que precisa de um XOR assim, mas vou propor que, se você estiver fazendo perguntas sobre cantos de esquadria e planos de terra, não terá realmente o que é necessário para fazer esse tipo de circuito. Não se ofenda com isso, pois suspeito que 99,99% das pessoas neste site não puderam fazer isso - inclusive eu, e já fiz circuitos em GHz antes! Portanto, em vez de tentar executar um XOR de 3 GHz, sugiro que você encontre uma maneira diferente de realizar o que deseja de uma maneira que não precise de velocidades tão rápidas.

Só para me esclarecer, eis por que sugiro mudar sua abordagem ... Digamos que você possa fazer um XOR de 3 GHz, eis alguns dos problemas e soluções que você enfrentaria:

1. Você não faria isso com transistores individuais, muito devagar. As peças do tipo TTL também são muito lentas. Em vez disso, você teria que pensar em algumas partes lógicas de alta velocidade. No passado, você pode usar peças ECL ou PECL (uma família diferente, como TTL, mas não). Não tenho idéia do que você usaria agora, ou mesmo se as peças ECL / PECL ainda estiverem por aí. É claro que os chips personalizados também farão isso, a um custo enorme.

2. Aviões terrestres, absolutamente. PCBs de impedância controlada, sim. Talvez PCB de 6 ou 8 camadas, dependendo de outros requisitos. Pelo menos 4 camadas, com certeza. Curvas esquadradas, também. Rastreios de microplanos / microplanos, absolutamente. E, claro, você terá que prestar muita atenção ao layout da PCB. Lembre-se de que 3 GHz é de cerca de 0,333 ns.

3. Depois de criar tudo, digamos que não funcione. Então o que? Saia do escopo! A maioria dos O-Scopes mais hobby alcança os 100 MHz. No meu escritório, tenho um alcance de 1 GHz e 4 canais que custa US $ 10.000, mas o probe de 1 GHz custa US $ 2 mil adicionais. Você precisará de pelo menos 5 ou 6 GHz e 3 probes de escopo. Eu não os preços há algum tempo, mas isso custará pelo menos US $ 10 mil, e talvez até US $ 30 mil.

Portanto, para fazer isso, você terá que usar peças difíceis de encontrar, fazer um layout complexo em uma placa de circuito impresso multicamada e, quando não funcionar direito (as chances são de que não funcionará), você precisará gaste muito dinheiro em um escopo para ajudá-lo a descobrir. Em seguida, repita o processo novamente, porque a 3 GHz você não pode refazer o seu PCB para corrigir as falhas. Ai!

E, finalmente, aqui está um link para alguns On-Semi ECL XOR Gate: http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=MC100EL07 Parece que ele pode, apenas por pouco, ser capaz de fazer 2 GHz. 3 GHz parece uma extensão, mas não completamente fora de questão. Eles têm uma placa de avaliação para esse chip (uau, eu nunca vi uma placa de avaliação para um portão XOR antes). Se você insistir em seguir esse caminho, essa placa de avaliação pode ser sua melhor opção (US $ 137 na Digikey). Mas você ainda precisará de um o-scope.

3Ghz? Cara, você tem problemas reais :-)

Fazer transistores não é uma opção - você não irá muito além dos 100 Mhz, mesmo com os transistores mais rápidos. O principal problema são comprimentos de traços e interferência EM e transistores sloooooww.

Mesmo se você tiver um chip separado com a velocidade necessária - Você terá que se preocupar muito com a transmissão de sinal com largura de banda de até 10-15Ghz (para ter pelo menos algumas frentes visíveis, é necessário transferir várias de sua frequência digital de destino). Além disso, a essa velocidade, os reflexos do sinal exigirão a correspondência de impedâncias em todos os lugares (= ou seja, você precisa não apenas do plano de aterramento, mas também de uma espessura específica de PCB e larguras de traço + terminação) ... Mundo do inferno.

A única solução confiável é deixar esse portão XOR dentro do ASIC personalizado com o restante do seu dispositivo. Mesmo em 0,25um, você pode ter 3Ghz XOR facilmente.

Provavelmente um pouco demais para você, mas o HMC721LC3C da Hittite é bom para 14 GHz. Digikey tem 10 em estoque até o momento desta redação.

Há algumas informações de design que podem ser úteis que você pode obter da PCB de avaliação, muitas das quais seriam aplicáveis ​​a requisitos menos exigentes.

É realmente útil ter um escopo de amostragem rápido; você pode ver as descontinuidades introduzidas pelas dobras, conectores, vistos, etc. de PCB, uma fera assim pode ser montada com base nas descobertas do eBay por alguns K (em dólares), mas ganhou ' Não seja muito portátil.