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Forum: FPGA, VHDL & Co. D-Flip-Flop mit 320MHz schalten


Autor: Johann (Gast)
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Hallo an alle

Ich benötige ein FlipFlop das mit einer 350Mhz Clock Frequenz zureckt 
kommt. Was ich bis jetzt gefunden habe ist ein 280MHz FlipFlop von TI. 
Alle andere die schneller werden benötigen LVDS-Signale. Dies möchte ich 
aber nicht.

Da ich einen Spartan 3 habe dachte ich schreibe mir schnell mal eine 
Firmware. Hierzu benutze ich einen FlipFlop aus der Bibliothek, diesen 
ziehe ich auf den leeren Schaltplan. Nun schließe ich nur noch den 
CLOCK, den D-EINGANG und den Q-AUSGANG an.

Besteht die Möglichkeit das dies mit 350MHz funktioniert?.

Autor: Christian R. (supachris)
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Die maximale Frequenz ist im Datenblatt angegeben. Ich glaube das waren 
aber nur 333MHz....je nach Spartan Familie...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Johann (Gast)

>Besteht die Möglichkeit das dies mit 350MHz funktioniert?.

Ja was denn nun? 320 oder 350 MHz?

Der Spartan sollte das gerade so schaffen, ggf. gut kühlen, hohen 
Speedgrade wählen.

MFG
Falk

Autor: faustian (Gast)
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"Alle andere die schneller werden benötigen LVDS-Signale"

Was willst Du denn stattdessen? 5V CMOS, 3.3V CMOS, 5V PECL, 5.2V NECL, 
GTL....?

Autor: Johann (Gast)
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Ich habe ein altes Spartan Board mißbraucht, das ich mal entworfen 
hatte. Da kann ich leider nicht mehr das Speedgrade ändern. Ich habe 
leider die Speedgrade 4 Version drauf.

Momentan sieht es so aus das ich eine BlackBox habe ^^

Diese liefert einen Clock mit 0,5Vsp-sp. Zudem liefert die BlackBox ein 
Trigger-Signal. Hier ist die Amplitude 1,3V. Den Trigger möchte ich 
gerne auf den auf einen Pin legen und den Clock von der BlackBox einfach 
beim FPGA an einen Clock-Eingang legen.

Den Q vom FlipFlop möchte ich dann wieder an einen Port ausgeben.

Es gibt für 20Cent FlipFlops zu kaufen die dies machen. Jedoch ist die 
maximale Frequenz dieser FlipFlops 280MHz. Alle FlipFlops die schneller 
sin benötigen Differenzielle Eingänge (Clock+ und Clock - und D+ und D-)

Die Frequenz von der BlackBox ist max. 320MHz

Autor: Johann (Gast)
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Ich habe mal mein kleines Projekt hochgeladen. Ist ja nur ein D-FlipFlop

Ich habe nur ein Timing Constraint für den Clock angegeben (2.5ns für 
die Periode)

Xilinx hat den D-Eingang und den Q-Ausgang automatisch auf die Clock 
Ports 7 und 8 gelegt.

als maximale Freuqenz wird mir 660MHz angezeigt (siehe Screenshot 
660MHz). Jedoch bin ich da etwas skeptisch ob ich da nicht etwas falsch 
verstehe.

Autor: Johann (Gast)
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So wie ich es im Plan Ahead Tool sehe, wird nicht der FlipFlop von einem 
Slice genommen, sondern aus einem BUFG. Dadurch scheint es richtig 
schnell zu werden.

Autor: faustian (Gast)
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Du hast dann auch noch folgendes Problem: Wenn Du alle ICs aus einer 
Stange 280MHz Flip-Flops nimmst werden diese jeweils genau bei 
280.00001MHz aufhoeren zu togglen, da gibt es keine Variation die man 
zum Vorteil nutzen kann.

Autor: Johann (Gast)
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Es soll nur zum schnelle testen sein. Weiß denn keiner ob diese geht?

Autor: Klaus (Gast)
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Was soll denn das für einen Test geben?

Autor: Fpga Kuechle (fpgakuechle) Benutzerseite
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Johann schrieb:
> Hallo an alle
>
> Ich benötige ein FlipFlop das mit einer 350Mhz Clock Frequenz zureckt
> kommt. Was ich bis jetzt gefunden habe ist ein 280MHz FlipFlop von TI.
> Alle andere die schneller werden benötigen LVDS-Signale. Dies möchte ich
> aber nicht.


Was ist mit diesem von NXP:
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74LVC1G80.pdf
Erreicht bei Schönwetter 400 MHz.

MfG

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Gibts den 74LVC1G80 auch in einer Variante mit zwei Ausgängen, also Q 
und Q_quer?
Ein Chip in der Art eines Leitungstreibers (also ohne interne Teilung) 
wäre mir auch recht. Mir kommt es auf die hohe Strombelastbarkeit an den 
Ausgängen an. Und das möglichst bei hoher Spannungslage. Bislang also 
die Domäne von 74AC. Allerdings bräuchte ich es über 100MHz.

Vielleicht hat ja jemand einen Tipp.


Gruß -
Abdul

Autor: Wolfgang R. (portside)
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Abdul K. schrieb:
> Gibts den 74LVC1G80 auch in einer Variante mit zwei Ausgängen, also Q
> und Q_quer?
> Ein Chip in der Art eines Leitungstreibers (also ohne interne Teilung)
> wäre mir auch recht. Mir kommt es auf die hohe Strombelastbarkeit an den
> Ausgängen an. Und das möglichst bei hoher Spannungslage. Bislang also
> die Domäne von 74AC. Allerdings bräuchte ich es über 100MHz.
>
> Vielleicht hat ja jemand einen Tipp.
>


Das ist ja schon die Härte 10. Da hält schon mal einer den Steigbügel 
und gibt einen sehr guten Tip und man ist nicht in der Lage selbst 
vollends aufzusteigen. Gibts hier jetzt langsam Hauptschul Niveau.

Autor: Niveau (Gast)
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>Gibts hier jetzt langsam Hauptschul Niveau.

Hey Wolfgang,

dein Satzbau ist recht seltsam. Im Übrigen besagt die deutsche 
Rechtschreibung: "Tipp"


MfG,
Niveau

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Mit AC Logik ist da schon eine Weile Schluss. Bei diesen Frequenzen 
passend ist zB ein MC100EP52DT, hat Frequenzmaessig noch etwas Luft und 
einen Delay von 330ps. Data und Clock beide differentiell moeglich. Das 
laeuft aber aufm Steckbrett nicht mehr.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Der MC100EP52DT ist leider teuer und scheinbar auch bei f=0 hoher 
Eigenstromverbrauch. Hatte ihn schon auf meiner Liste.

Mich schreckt da auch ECL ab. Habe damit keine Erfahrung. Welchen Hub 
kann man da am Ausgang bei 50mA Last erwarten?


Ich glaube die Richtung geht mehr nach 74LVC...
So ab 100MHz gibt es einfach kaum noch Auswahl an Standardlogik. Da 
macht die normale Pinbelegung der 74er auch langsam Probleme wegen der 
ungünstigen Anordnung der Versorgungswege.


Aber fragen kostet ja nix und vielleicht hat jemand einen besseren 
Tip(p). Früher als die Stop-Signs noch STOPP-Schilder hießen...

Autor: Christian R. (supachris)
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Was hast du denn vor? 320MHz, "BlackBox", nur 0,5Vss am Takt, Strom darf 
es nicht brauchen, LVDS darfs nicht sein und 50mA bei hoher Spannung 
auch noch liefern? Einige Sachen davon passen nicht so recht 
zusammen....

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Wenn du mich meinst, weil der Thread nun aus zwei unterschiedlichen 
Interessen besteht, ich brauche es als Endstufentreiber zwischen einer 
PLL und der Endstufe mit Gegentaktsteuerung.

Autor: Christian R. (supachris)
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Achso. Ich dachte, du hast dich inzwischen angemeldet und jetzt einen 
anderen Namen als beim Gast. Für deinen Fall brauchst du wohl eher einen 
analogen Verstärker mit Differenzausgang dafür.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Da gibt es FFs mit tpd+ts=2,5ns -> 400MHz

http://76.163.45.167/potato/datasheet/PO74G74A.pdf

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Oh. Das ist interessant, danke. Die Firma hatte ich schonmal gehört, 
aber nicht erinnert. Vor allem nicht in diesem Zusammenhang.

Aber 600MHz bei SO14 mit der klassischen Anordnung möglichst weit 
auseinander gelegter Versorgungsanschlüsse. Da wirds mir übel.
Ich habe gerade ein 74AC-Design bei 35MHz mit hoher Stromlast. Da kann 
man bereits die Bausteinchen ernstlich flattern sehen. Ist noch stabil.

Hast du die Dinger irgendwo schonmal eingesetzt gesehen? Eventuell bei 
deinem Arbeitgeber?

Werde mir mal die Website von denen ansehen.

Bis dahin: Frohe Weihnachten!

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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Zu beachten ist nur :

"Airflow of 1m/s is recommended for frequencies above 500MHz",
und beim z.b. 74G244 sogar ab 133MHz.

Die 74G74 werden auch für mich als eine alternative zur Fairchilg 74AC74 
sein. Der Online Store ist aber eine grosse überraschung.

Autor: Johann (Gast)
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Momentan sieht es so aus das ich eine BlackBox habe ^^

Diese liefert einen Clock mit 0,5Vsp-sp. Zudem liefert die BlackBox ein
Trigger-Signal. Hier ist die Amplitude 1,3V.

Die beiden Signale werden auf eine Datenerfassungskarte gegeben. Diese 
Datenerfassungskarte steckt im PC und ist bis 400MHz geeignet. Jetzt 
benutze ich allerdings nicht den internen Clock der Karte sonder es muß 
der externe Clock von der BlackBox benutzt werden. Wenn also derTrigger 
von der externen Box eine ansteigende Flanke erzeugt, dann soll die 
Karte 1024 Abtastpunkte mit dem externen Clock aufnehmen.

Jetzt so Problem:

Die Karte digitalisiert das Signal ab und zu richtig und des öfteren 
falsch. Ich habe halt ein markantes Eingangssignal. Daran kann man 
erkennen, ob dies richtig digitalisiert wird oder nicht (habe ein 
schnelles Oszilloskop mit 500MHz Bandbreite und 5GS/s zum vergleichen). 
Wenn das Signal falsch digitalisiert wird, dann ist der 1. mit dem 2. 
Abtastwerde vertauscht und der 3. mit dem 4. Wenn ich in der PC Software 
die Abtastwerte vertausche dann kann ich das Signal wieder 
rekonstruieren.

Was mir aufgefallen ist, das die Fasenlage des Clocks zum Trigger nicht 
konstant ist. Deshalb habe ich die Vermutung das die Clockflanke des 
externen Clock manchmal so dicht an der Trigerflanke ist, das die Karte 
sich um 1 Sample vertut. (Ich denke das auf der Karte 2 AD-Wandler 
sind).

Deshalb war meine Idee, das Trigger mit einem FlipFlop zu verzögern. Ich 
benutze das FlipFlop gebe den Clock auf den Clock-Eingang und den 
Trigger auf den D-Eingang. Somit kommt der Trigger immer zu einem 
definierten Zeitpunkt gegenüber der Clockflanke. Das blöde ist nur das 
der FLIPFLOP sehr schnell schalten muß (max 350MHz) Da ich dies schnell 
mal austesten wollte ich auf ECL-FlipFlops verzichten. Zudem habe ich 
mit der ECL Technik auch noch keine Erfahrung.

Da ich aber noch ein altes FPGA-BOARD habe dachte ich benutze einen 
FLIP-FLOP vom FPGA.

Autor: Johann (Gast)
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Die beiden FliopFlops sehen übrigens sehr interessant aus.

Autor: Johann (Gast)
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Wie bekomme ich denn den Clock auf eine Amplitude, das die FlipFlops 
auch schalten? Kann ich da GlockBuffers zwischenschalten?

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Thomas R. schrieb:
> Zu beachten ist nur :
>
> "Airflow of 1m/s is recommended for frequencies above 500MHz",
> und beim z.b. 74G244 sogar ab 133MHz.

Habe mir den Hersteller angesehen. Ist alles sehr dürftig und suspekt:
1. keine ausführlichen Datenblätter
2. keine App Notes
3. teilweise führen Links ins Nichts - selbst bei releasten 
Chip-Datenblättern!
4. kaum was drüber mit Google zu finden, insbesondere keine 
Anwendungsberichte anderer.


>
> Die 74G74 werden auch für mich als eine alternative zur Fairchilg 74AC74
> sein. Der Online Store ist aber eine grosse überraschung.

Das wundert mich nach obigen Erkenntnissen auch nicht mehr. Die Chips 
scheinen schnell aber nicht sonderlich kräftig. Das Pin-out halte ich 
für diese Frequenzen zumindest in der SOx Variante für Quatsch.


Ich werde sie im Auge behalten, aber nicht eindesignen!

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Johann schrieb:
> Wie bekomme ich denn den Clock auf eine Amplitude, das die FlipFlops
> auch schalten? Kann ich da GlockBuffers zwischenschalten?

Läuft unter dem Begriff 'Translator'. Manche Chips haben sowas bereits 
intern jenseits ihrer sonstigen Funktionalität.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Johann schrieb:
> Hallo an alle
>
> Ich benötige ein FlipFlop das mit einer 350Mhz Clock Frequenz zureckt
> kommt. Was ich bis jetzt gefunden habe ist ein 280MHz FlipFlop von TI.
> Alle andere die schneller werden benötigen LVDS-Signale. Dies möchte ich
> aber nicht.
>

Welcher Typ von TI ist das?

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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Abdul K. schrieb:
>
> Habe mir den Hersteller angesehen. Ist alles sehr dürftig und suspekt:
> 1. keine ausführlichen Datenblätter
> 2. keine App Notes
> 3. teilweise führen Links ins Nichts - selbst bei releasten
> Chip-Datenblättern!
> 4. kaum was drüber mit Google zu finden, insbesondere keine
> Anwendungsberichte anderer.
>

Die firma scheint sehr jung zu sein, klingt so als ob jemand der gerade 
etwas geld verdinnt hat, sich den "jugendtraum" verwirklichen wollte und 
ein semiconductor hersteller geworden ist.

Sparsame blog, ein paar comments, ebay shop, keine distris, datasheets 
links nicht sauber verlinkt (oft fehlt .pdf im link).

Habe ein paar bestellt, mal sehen wie die sich verhalten.

Autor: Sebastian (Gast)
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Bei dem TI handelt es sich um den sn74auc74

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sn74auc74.pdf

Für alle die unter 3V bleiben wollen ist dieser Baustein eine 
Alternative.

Autor: Sebastian (Gast)
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Wir haben auch mal einge bestellt. Dies scheint der große Durchbruch der 
Firma zu sein ^^.

Sie scheuen sich auf keinem Fall den Vergleich mit allem großen 
Herstellern. Ich werde Sie auch mal testen. Mal sehen vielleicht mache 
ich mal eine Platine und kaufe von NXP und Ti die dazugehörigen 
FlipFlops ein.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Sebastian schrieb:
> Bei dem TI handelt es sich um den sn74auc74
>
> http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sn74auc74.pdf
>
> Für alle die unter 3V bleiben wollen ist dieser Baustein eine
> Alternative.

Danke.

Leider an den Ausgängen auch recht schwach. Da werde ich probieren 
müssen.

Übrigens verhalten sich die FF je nach Typ unterschiedlich bei CLR=PRE=0

Frohe Weihnachten!

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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@ Thomas und Sebastian:

Habt ihr mittlerweile die Teile bekommen und ausprobiert? Berichtet 
bitte.

--
Bei Micrel gibt es noch eine ganze Familie von superschnellen 
Logikteilen mit differentiellen Leitungen.

Hier ein D-FF:
http://www.micrel.com/page.do?page=/product-info/p...

und hier einige AppNotes:
http://www.micrel.com/page.do?page=product-info/Tr...

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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Abdul K. schrieb:
> @ Thomas und Sebastian:
>
> Habt ihr mittlerweile die Teile bekommen und ausprobiert? Berichtet
> bitte.


ja, habe die 74G74 bekommen und mit 500MHz LVTTL erfolgreich getestet 
(bis 25%/75% duty).

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ah danke. Und der Stromverbrauch dabei?

Autor: Sebastian (Gast)
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Nein ich habe meine noch nicht bekommen. Mit differentiellen Leitungen 
gibt es recht viele die schneller sind als 500MHz.

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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Abdul K. schrieb:
> Ah danke. Und der Stromverbrauch dabei?

zwei FF als teiler 4:

10MHz - 4mA (50/50%)
100MHz - 36mA (50/50%)
200MHz - 65mA (70mA beim 25/75%)
250MHz - 80mA (50/50%)
500MHz - 140mA (50/50%)

single FF als teiler 2:

10MHz - 3mA (50/50%)
100MHz - 26mA (50/50%)
200MHz - 47mA (50mA beim 25/75%)
250MHZ - 57mA (50/50%)
500MHz - 90mA (50/50%)

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Oh je. Soeben habe ich eine Design-Entscheidung getroffen ;-((

Muß man wohl der Frequenz einfach Tribut bezahlen.

Vielen Dank Thomas!

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Jauuuuu. Das ist ja irre viel Strom. Da gibt es viel passendere 
Familien, die mit einem Bruchteil auskommen. zB die

SY100EP32 Micrel  3.3V/5V ECL divide by 2 , propagation delay 400ps, 
togglefrequency > 4GHz, supply current < 36mA, SO8, 3.83$ @1

SY100EP33 Micrel 3.3V/5V ECL divide by 4 , propagation delay 400ps, 
togglefrequency > 4GHz, supply current < 36mA, SO8, 3.83$ @1

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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@Nebliger Pfad

du kennst aber den unterscheid zwischen LVPECL/LVECL und LVTTL/LVCOMS 
(bzw TTL/CMOS) ?

ECL geibts jede menge bauteile die benutzt werden können.

Ein 74LVC1G80 zieht auch 100mA beim 350MHz/3.3V (single FF), so gesehen 
kein unterschied zur Potato 74G74 (abgesehen das die bis 1GHz gehen).

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Der Unterschied zwischen ECL und LVTTL/LVCMOS besteht darin, dass ECL 
bei 500MHz geeignet ist und LVTTL/LVCMOS eben nicht. Das ECL Signal 
propagiert richtig auf einer Leitung, LVTTL/LVCMOS tun es nicht.

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