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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Gigahertz Logic gibt es das wirklich


Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Hallo Leute,

dieser Tage bin ich über Gigahertz Logic gestolpert.

http://as-electronic.net/shop/category_25/High-Spe...

Ich frage hier mal so in die Runde, ob es das wirklich gibt
und ob jemand sowas getestet hat.

Irgendwie irritiert mich, dass der Hersteller "Potato" heisst.
Ich erinnere mich noch, dass mir vor 20 Jahren mal jemand mit
dem Namen "Space-Potato" ein Mondgrundstück verkauft hat.

Irgenwie scheut das Feuer das "gebrannte Kind".

Gruss Klaus

Autor: schnell (Gast)
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ja, das geht, du must nur anderes halbleitermaterial benutzen. z.b. 
gallium-arsenid (wie in leds), damit sind faktor 10 gar kein problem. 
war schon vor ca. 15 jahren bekannt. also z.b. 4GHz in Silizium -> 40 
GHz in GaAs!

Autor: Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)
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Ja, die Kartoffeln gibts. Sonderlich erfolgreich scheinen sie aber nicht 
zu sein.

Autor: schnell (Gast)
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Bauteile aus Galliumarsenid weisen eine ca. zehnmal so hohe 
Transitfrequenz als ihre vergleichbaren Pendants aus Silicium auf.
Quelle:
http://de.wikipedia.org/wiki/GaAs

Autor: A. K. (prx)
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Kann mir jemand verraten, was man damit überhaupt anfängt? Heutzutage 
ist doch alles, was mit solchem Tempo agiert, mit irgendwelchen 
Protokollen behaftet, die sowieso nur hochintegriert Sinn ergeben. 
Gattergräber wie man sie früher fand sind längst absurd. Selbst wenn man 
wollte - die spezifizierten 15pF Last stellen praktisch ein Fanout von 1 
dar.

Autor: Number Six (Gast)
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schnell schrieb:
> ja, das geht, du must nur anderes halbleitermaterial benutzen.

Blödsinn. Eine kurze Internetrecherche hätte dir zeigen können, dass 
Potato-Semi ganz einfach eine differentielle Schaltungsstruktur 
verwendet, wobei nur ein Ausgang aus dem Chip herausgeführt wird und der 
andere Ausgang chipintern terminiert wird. Dadurch entstehen im 
Umschaltzeitpunkt keine nennenswerten Stromspitzen auf den 
Versorgungsleitungen (Bonddraht-Induktivitäten!) und es kann mit höheren 
Datenraten gefahren werden. Der verwendete Prozess ist ein 
Standard-Silizium-CMOS-Prozess (von welcher Foundry weiß ich leider 
nicht).

Autor: Klappstuhl (Gast)
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Moin!

Soweit mir bekannt ist GaAs interessant, wenn man wie gesagt schnell 
schalten will, und das bei sehr hohen Temperaturen. Ein GaAs Schalter 
macht erst bei 200°C oder etwas mehr schlapp, also bei deutlich höheren 
Temperaturen als z.Bsp. Silizium.

Autor: Klappstuhl (Gast)
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Halt!!! Falsch!!!

Ich habe GaAs mit SiC verwechselt. Vergesst den Eintrag vorigen Eintrag.

Entschuldigung!

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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> Ja, die Kartoffeln gibts. Sonderlich erfolgreich scheinen sie aber nicht
> zu sein.

Meinst Du jetzt die Kartoffeln, die Mondgrundstücke verkaufen ?
Bei mir waren diese Erfolgreich.. allerdings habe ich im Laufe der Jahre
vergessen, wo mein Grundstück eigentlich genau lag.


>Kann mir jemand verraten, was man damit überhaupt anfängt?

Ja das kann ich...  oder zumindest versuche ich es für meinen Fall:

Ich baue seit einiger Zeit an einem 2 Kanal Frequenzzähler.
Dieser Zähler arbeitet mit je Kanal mit 3 Stück. Hardware counter IC.
Counter-a zählt die Low-High wechsel je Messinterval
counter-b zählt die Systemtakte, die in die High-Phasen hineinpassen.
counter-c zählt die systemtakte, die in die Low-Phasen hineinpassen.

** counter b und c messen nicht nur eine Periode sondern
** entsprechend dem Messintervall entsprechend viele

eine kleine Schaltung aus AND Gates und 7474 Flip Flop garantiert,
dass , wenn eine Messung beendet wird (durch MC) die Messung 
weiterläuft,
bis die Periodenzähler das ende der jeweiligen Periode (h oder L) 
erfasst haben.

Wenn man nun beide identischen Zählerkanäle mit der gleichen
zu messenden Frequenz beschickt, ergen sich in den Messergebnissen schon
locker Differenzen im Bereich von einigen 1000 systemtakten.
Mein systemtakt ist derzeit 20Mhz. ( also eine Auflösung von 50nS)

Hier sehe ich schon Probleme mit den Längen der Leiterbahn zu
den Counter IC. Zudem sehe ich die Exemplarstreuung von TTL Gattern.
Es scheint also so zu sein, als wäre dieses Messgerät sehr genau.

Gruss Klaus

Autor: A. K. (prx)
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Das klingt für mich ein bischen wie eine Testschaltung zur Messung des 
Einflusses von Metastabilitätseffekten. Bist du sicher, dass dir die 
nicht in die Suppe spucken? Aber die werden bei dieser Logik wohl 
geringer ausfallen, insofern passt es trotzdem.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Was sind denn "Metastabilitätseffekten"
.. das verstehe  ich gerade nicht wirklich.
Sind es evt. sich verschiebende Schaltschwellen ?

Gruss Klaus

Autor: A. K. (prx)
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Autor: Ulrich (Gast)
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So etwas besonderes ist die Geschwindigkeit nicht.  Mit ECL Logic sind 
die Geschwindigkeiten auch bei anderen Herstellern möglich. Das 
ungewöhnliche sind nur die einfachen Leitungen.  Es ist aber davon 
auszugehen, dass man bei der Geschwindigkeit ein angepasstes Board 
braucht. Mit einfach nur den Chips ist es nicht getan, und ohne 
Differentielle Leitungen geht es dann wohl nur mit einer oder mehreren 
guten Massebenen. Differentielle Leitungen würden die Sachen eher 
einfacher machen.

Bei den hohen Geschwindigkeiten ist CMOS auch nicht mehr unbedingt 
sparsamer als ECL.

Für die Anwendung würde sich wohl ohnehin eher ein FPGA anbieten. Da hat 
man dann auch weniger Problem mit den Laufzeiten der Leiterbahnen.


So ganz konsistent sehen mir die Daten auch nicht aus. Es Fehlen 
irgendwie Daten zur Ausgangsimpedanz, und die Werte für Strom und 
Spannung passen nicht so recht zu den üblichen Leitungsimpedanzen.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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>So ganz konsistent sehen mir die Daten auch nicht aus. Es Fehlen
>irgendwie Daten zur Ausgangsimpedanz,

Ich hoffe, das bezieht sich nicht auf meine Aussagen
sondern auf die Daten der Bausteine.

Ich werde bald sowieso mal wieder eine Bestellung abgeben und mir die AC 
Versionen der Gatter besorgen.

Dann werd ich neue Messungen machen und den Designfehler suchen.

aber optional, es ist bestiimt interessant, könnte ich mal diese GHZ 
Dinger
erwerben.

Mit ECL und sowas.. naja.. Ich würde es versuchen.
aber ich habe kein Kraftwerk in der Nähe.
Ich basiere immer noch auf 12 Volt Hausstrom und will garantiert nich
noch nen Charge Pump ind der Kette.

Liebe Grüsse

P.s.
und Danke für die Links about Metastabil.
muss ich mal lesen.
aber nicht jetzt.

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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Klaus De lisson schrieb:
> Ich frage hier mal so in die Runde, ob es das wirklich gibt
> und ob jemand sowas getestet hat.

ja, habe einige von den ICs schon benutzt:
- die funktionieren gut, ohne angepassten layout bis 500MHz.
- sind strom hungrig wenn es schnell wird, aber das ist auch normal

Potato-semi ist kleine firma, die machen nicht so viel umsatz und die 
Vertriebswege (abgesehen von direkt kontakt oder ebay) sind grauenhaft.

>
> Irgendwie irritiert mich, dass der Hersteller "Potato" heisst.

und ? klingt Fairchild besser ?


Die 74G74 kannst sogar auf lochraster bis ~500Mhz benutzen, was auch
logisch ist da nur eingang pin/route mit den 500MHz klar kommen muss.

Für ein frequenzgenerator (1.5Ghz) musste schon die PCB anpassen, sonst 
kamm nur schrott raus.

EDIT: noch was, die benötigen 3.3V. Mit 5V lief die erste schaltung 
mehrere stunden trotzdem aufpassen :)

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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gerade dein link gesehen (as-electronic.net), autsch.

PO74G74AS für 8eur ist schon heftig, bestll lieber direkt beim 
hersteller

ebay 330223377254

hast in ein paar Tage da, dann aber 10stk für gleiches Geld.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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@ Autor: Thomas R.
danke!!   irgenwie hast du meinen Wankelmut dazu bewegt,
die Biester tatsächlicht zu bestellen (anstelle der 74AS teile)

@Autor: Thomas R. (tinman)
Ich habe den Link heute nur sachbezogen eingebracht.
diese 9 Euro-Sache ist meines Erachtens nach ein Preis für 10 Stück.

Da lohnt es sich auch nicht mehr die AS Typen zu ordern.
Erst recht nicht, wenn man sowieso ein Bastler ist.

Gruss Klaus

Autor: Thomas R. (tinman) Benutzerseite
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Klaus De lisson schrieb:
>
> Da lohnt es sich auch nicht mehr die AS Typen zu ordern.

die AS oder beim AS-electronic ? Weil es sind genau die selben PO74G74AS 
IC's bei beiden.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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ich entschuldige mich für das Missverständnis.
Ich hatte "Advanced speed" im Sinn. Deswegen "AS"
Ich meinte jedoch "AC" wie z.B 74AC74.

Das wären doch die schnellsten im üblichen System oder ?
Früher gab es ja auch noch F und LS  und S usw.
Irgenwie hab ich da was verpasst.
Auf jeden Fall sind HC und HCT (obwohl schneller als LS)
zu langsam.

Vielleicht hat ja auch einer von Euch noch folgendes vorrätig:

3 Stck. 7408
3 Stck. 7474
3 Stck. 7404 oder 7414

Ich meine hier aber nicht die langsamen.
.. und DIL wäre super angenehm.

Ich verspreche auch, wenn alles zufriedenstellend funktioniert,
stelle ich alles zum Nachbau bereit.

Das Endziel der ganzen Aktion ist ein 2 Kanal Zähler bis etwa 60Mhz 
nativ
Die Auslegung der Schaltung erfasst innerhalb einer Messung
den H und den L Anteil je Kanal. (also das Periodenratio)
Zur Steuerung des ganzen Zählers ist nur ein Steuersignal notwendig.
(also MC sagt "starte die Messung" und MC stoppst auch die Messung)
Dadurch wird dann die Gatetime bestimmt.
Man könnte alo sagen sagen:

*starte Messung
*waitms 1000
*stoppe messung

Obwohl der MC dann keine genaue sekunde gemessen haben wird
stimmt das ergebnis trotzdem, da die reale Messzeit nachträglich 
ermittelt
wird.

Die Messdaten werden dann über i2c von den Kanalmodulen abgeholt.

Ein weiteres Feature wird ein weiterer Hardwarezähler sein,
der adequat zum Systemtakt, also 1/60Mhz die Phasenbeziehung
der beiden Eingangsflanken ermittelt.

Gruss Klaus de Lisson

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Damit keiner auf die Idee kommt,
es wären nur Geschichten, sende ich noch
die Photos vom Prototyp.
Die grauen kabel auf der Oberseite sind alles Steuerleitungen
und nicht signalführend.

Gruss

Autor: faustian (Gast)
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Fuer Frequenzzaehler gibt es spezielle Prescaler-Chips (intern 
wahrscheinlich ECL), zB U813BS.

Im Vergleich zu dem was intern in Desktop-CPUs gemacht wird heutzutage 
wirkt das alles irgendwie langsam :)

Autor: 10er (Gast)
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Vorsicht bei den Kartoffelpreisen bei as -electronic, das ist der 
EINZELPREIS, mit steigender Menge wird er etwas niedriger.

Autor: Ulrich (Gast)
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Von den alten 7404 usw. hätte ich vielleicht noch ein paar. Allerdings 
sind das die alte Serie, eher etwas langsamer als 74LS... oder 74 HC... 
, und mehr Stromverbrauch.

Bei ein paar Gattern ist der Stromverbrauch bei ECL eigentlich auch kein 
Problem. Wenn wirklich die hohe Frequenz anliegt, verbrauchen die CMOS 
Chips ähnlich viel, oder sogar mehr.  Das Problem ist eher das man ECL 
oft andere Spannungen braucht, und dann am Ausgang noch Pegelwanlder um 
auf CMOS Pegel zu kommen.

Eine andere Alternative für so eine Schaltung wäre ein kleines FPGA oder 
ein größerer CPLD.

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