Controlador CML / LVDS para varios GHz, filtro RC parásito formado por resistencia de terminación y capacidad de carga

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Actualización:
Basado en comentarios útiles de The Photon, Andy aka y PlasmaHH.

Como llegué, hay de hecho el paso bajo parásito. No hay una bala mágica que la mitigue. La capacidad del receptor grande es matar la señal de alta frecuencia.

Entonces, la pregunta, ¿cuál es la capacidad de carga máxima permitida para CML (/ LVDS) para, por ejemplo, señales de 1G, 5G y 10G Hz? Si se basa en la experiencia o está respaldado por enlaces, mejor.

Resumen
¿Cómo diseñar un controlador de CML de alta velocidad dado un filtro de paso bajo formado por capacitancia de carga parasitaria (varios pF) y resistencia de terminación (50 Ohm)? El problema es que las señales de alta frecuencia son atenuadas por el paso bajo.

Detalles
1. Estoy diseñando un controlador CML de alta velocidad (varios GHz).
2. La línea de transmisión (una microcinta o un cable coaxial) debe terminarse (ya sea en la fuente o en el receptor) con 50 ohmios (suponiendo una terminación de extremo único).
3. Se espera una capacitancia parásita de varios pico-faradios (ya sea en el receptor o en la fuente) (capacitancia parásita de la almohadilla de contacto a tierra). 4. El controlador controla la corriente alterna de alta frecuencia. La resistencia de terminación y la capacidad de carga forman un filtro de paso bajo RC

Para mis especificaciones (50 Ohm, 5 pF) las señales por encima de alrededor de 1 GHz están atenuadas sustancialmente por el filtro parásito. ¿Qué se puede hacer?

Dicen ( URL , tabla 2), que la CML puede generar señales de hasta 10 GHz mientras Estoy atascado con alrededor de 1 GHz dado 3 pF de carga. ¿Suponen una capacidad de carga muy baja (por ejemplo, 500 fF) para frecuencias tan altas (10 GHz)?

A continuación se muestra un esquema simplificado del controlador en LTSpice (se puede descargar aquí ) que muestra cómo funciona el filtro. La línea verde corresponde a la señal de voltaje de salida para 1 GHz y la roja (atenuada) para señales de entrada de 3 GHz.

PS:
PuedomitigarelproblemaenunextremodelalíneadisminuyendoRterm.Sinembargo,lareduccióndeRtermenambosextremosnoesunaopción(terminaciónincorrecta).Porlotanto,laúnicaopciónqueveoesdisminuirlacapacitanciasustancialmenteparásitaenlaterminacióndelalíneadetransmisión.

Addendum
ComoAndyAkaamablementesugirió,agregué7.5nHenserieconelTLsinunamejoranotableenlaamplitudolosbordes.

Acontinuaciónsemuestralaconfiguracióndelaprueba,lasimulaciónenSpectercon7.5nHysinellarespectivamente.


Fig1:Setup
Fig.2:7.5nH Fig.3: 0 nH (configuración original)

    
pregunta Sergei Gorbikov

3 respuestas

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Solo veo unos pocos dB de atenuación a 3GHz, ¿está realmente seguro de que esto es un problema?

Los receptores de línea suelen ser buenos para unos pocos cientos de mV de diferencia, y estoy viendo ~ 600 mV allí, por lo que no es como si estuvieras tan corto en el nivel de salida de la línea.

Hay una razón de ecualización de línea y existe un énfasis, pero llamaría 3pF muy alto para este tipo de cosas, pf fraccional es más como eso.

Tenga en cuenta que la expectativa habitual es una línea de transmisión más o menos a la carga, entonces, ¿dónde está su carga de 3pf?

En la banda estrecha puede hacer una línea de conexión o incluso una L en combinación con componentes agrupados, 2GHz es lo suficientemente bajo como para que 0402 partes aún se vean como elementos agrupados.

    
respondido por el Dan Mills
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Estaría tentado de poner un inductor de 7.5 nH en serie con la salida de la línea de transmisión antes de la carga y el condensador parásito. Ahora, la L y C (parásita) forman una línea de transmisión corta de impedancia de 50 ohmios. Esto debería recuperar algunas de las pérdidas de borde.

Z = \ $ \ sqrt {L / C} \ $ = \ $ \ sqrt {7500/3} \ $ = 50

    
respondido por el Andy aka
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Agregar una capacitancia más pequeña en serie con carga parásita forma un divisor capacitivo y reduce la carga capacitiva.

La amplitud de la señal se reduce de acuerdo con el divisor de condensadores.

Teóricamente, si no hay limitaciones en la corriente, de esta manera se puede mitigar cualquier capacidad parásita de carga.

A continuación se muestran el esquema actualizado y la simulación:

PS:inspiradoenlasondadealcancecompensadoutilizadaenlososciloscopiosparareducirlacapacidadparásitadelalcance(porejemplo, URL1 , URL2 ).

PPS: la incorporación de inductores de cable de unión (~ 2 nH) (no mostrados en la simulación) en el modelo mejora la amplitud de HF.

    
respondido por el Sergei Gorbikov

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