Forum: FPGA, VHDL & Co. FPGA Clock Verteilung


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von Gustav G. (gustavgggg)


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Ich würde gerne über mehrere Boards eine Clock über SMA Coaxialverbinder 
verteilen (Maximal 50MHz). Ich möchte dazu 50 Ohm Impedanz haben. Diese 
Soll auf der Empfängerplatine dann auch angeschlossen werden. Der FPGA 
kann natürlich keine 50 Ohm treiben daher dachte ich an einen BC123 oder 
ähnliches, welcher vom Ausgang des FPGA getrieben wird und ein 50 Ohm 
Widerstand an Drain gegen die Versorgung. Wie würde sich das auf den 
Jitter auswirken und auf ein Skew wenn ich das kaskadiert betreibe? 
Jitteranforderung ist ca. 1ns.

von Erich (Gast)


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Hmm, hört sich komisch an, deine Idee.
Wenn es EIN zentraler Clock ist, dann schicke den doch über vernünftige 
Clockdriver raus, und zwar zu jedem Ausgang eben separaten 
Treiberausgang DESSELBEN Treiberbauteils.
Für läppische 50 MHz reicht dazu ggf. sogar sowas wie 74AC541 etc.
Quatsch mit 50 Ohm. Und mit BC123, das ist der Bruder zum AC122.
Von welchen Leitungslängen reden wir denn eigentlich?
Auf identische Länge der SMA Verbindungsleitungen achten.
SMB ist preiswerter, tut's hier auch.

Gruss

von Info (Gast)


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Warum sollte der FPGA keine 50 Ohm treiben können? Ist auch wohl mehr 
ein Kapazitätsthema, oder? 10(c)m-Leitung?
Wievievle Eingänge sind das?

von Holger W. (Gast)


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Info schrieb:
> Warum sollte der FPGA keine 50 Ohm treiben können? Ist auch wohl
> mehr ein Kapazitätsthema, oder? 10(c)m-Leitung?
> Wievievle Eingänge sind das?

Jetzt überleg doch mal: 50Ohm bei 3.3V (?) sind zu viel Strom für den 
FPGA pin Treiber. SMA deutet darauf hin, dass Kabellängen auch mal mehr 
als 10cm sind. Eher so Meter.

von Fpgakuechle K. (Gast)


Angehängte Dateien:

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> Ich möchte dazu 50 Ohm Impedanz haben. Diese
> Soll auf der Empfängerplatine dann auch angeschlossen werden. Der FPGA
> kann natürlich keine 50 Ohm treiben

Ich hab den Eindruck hier wird Impedanz für die Anpassung/Terminierung 
mit dem Treiben von Ohmschen Lasten verwechselt. Manche FPGA's, eher die 
modernen und hochpreisigen, haben verschiedenste Optionen bzgl Impedanz, 
terminierung unter den Pin-Optionen.
Vielleicht passt auch das Thema DCI - digital controlled impedance zu 
deinem Thema.

XAPP863 
https://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp863.pdf 
Beispiel aus dieser Appnote im Anhang


> Wie würde sich das auf den
> Jitter auswirken und auf ein Skew wenn ich das kaskadiert betreibe?

Testboard beschaffen und ausmessen. Oder mit nen Simuprogramm. In der 
Open genannten Xapp scheint es auch Aussagen zum jitter (eye-diagram) zu 
geben.

von Fpgakuechle K. (Gast)


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Gustav G. schrieb:
>  einen BC123 oder ähnliches,

Such dir nen dedizierten line-driver statt einen General Purpose 
Bipolartransistor dessen transition frequency nicht 'viel Spielraum' 
lässt.
Vielleicht das da: 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADA4311-1.pdf

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Gustav G. schrieb:
> daher dachte ich an einen BC123
>... und ein 50 Ohm Widerstand an Drain gegen die
> Versorgung.
Mal davon abgesehen, dass dein BC irgendwas keinen Drain hat: dir ist 
schon irgendwie klar, dass das mit 50 Ohm Impedanz nur gilt, wenn der 
Transistor ausgeschaltet ist?

Mein Tipp: such dir irgendein FPGA-Evalboard mit solchen Ausgängen und 
lass dich von dessen Schaltplan inspirieren.

von Gustav G. (gustavgggg)


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Spartan 3 kann nur leider keine 50 Ohm treiben. Habe mich jetzt für die 
ADA4311 Lösung entschieden. Der Ausgangsimpedanz Verlauf ist zwar auch 
nicht optimal aber für den Frequenzbereich noch passabel.

von Info (Gast)


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Fpgakuechle K. schrieb:
> Ich hab den Eindruck hier wird Impedanz für die Anpassung/Terminierung
> mit dem Treiben von Ohmschen Lasten verwechselt.

Das dachte ich auch direkt. Wenn ich mir dein Post ansehe, erkenne ich 
direkt die 30 Ohm Ausgänge, die die FPGA-Treiber oft haben. (Daher 
kommen die 20). Was ich gerne wüste, sind die drei farbigen Pfeile: 
Input-Terminierungen?

von Holger W. (Gast)


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Info schrieb:
> Fpgakuechle K. schrieb:
>
>> Ich hab den Eindruck hier wird Impedanz für die Anpassung/Terminierung
>> mit dem Treiben von Ohmschen Lasten verwechselt.
>
> Das dachte ich auch direkt. Wenn ich mir dein Post ansehe, erkenne ich
> direkt die 30 Ohm Ausgänge, die die FPGA-Treiber oft haben. (Daher
> kommen die 20). Was ich gerne wüste, sind die drei farbigen Pfeile:
> Input-Terminierungen?

Eine Quelle hat einen realen Innenwiderstand. Der muss auch real 
terminiert werden. Wenn man jetzt 100MHz sagt kann auch 1Hz gemeint sein 
und dann ist das DC.

von Fpgakuechle K. (Gast)


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Info schrieb:

>  Was ich gerne wüste, sind die drei farbigen Pfeile:
> Input-Terminierungen?

Die Farben der Pfeile beziehen sich auf die Farben der Augendiagramme 
aus einer Hyperlynxsimulation an dieser Stelle.
Wird so in der verlinkten Appnote aus der auch, der Screenshoot stammt. 
In der Appnote werden die Auswirkungen der Terminierungsoptionen  bei 
Xilinx 5 bezüglich des Anschlusses von DDR2 Speicher erötert.

https://eda.sw.siemens.com/en-US/pcb/hyperlynx/

von Holger W. (Gast)


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Wer kann sich das unbezahlbare hyperlynx leisten?

von Weltbester FPGA-Pongo (Gast)


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Holger W. schrieb:
> er kann sich das unbezahlbare hyperlynx leisten?
Jede Firma, die mit schnellen Busverbindungen baut.

von Holger W. (Gast)


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Weltbester FPGA-Pongo schrieb im Beitrag #6886606:
> Holger W. schrieb:
>
>> er kann sich das unbezahlbare hyperlynx leisten?
>
> Jede Firma, die mit schnellen Busverbindungen baut.

Das halte ich für blödsinn.

von Fpgakuechle K. (Gast)


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Gustav G. schrieb:
> Spartan 3 kann nur leider keine 50 Ohm treiben.

Jedes S3- board mit VGA-Ausgang beweist dir das Gegenteil.

https://digilent.com/reference/spartan-3/spartan-3 -> schematic seite 7


OK, bei VGA sind es 75 Ohm impedanz, aber selbst bei einem mehrwertigen 
Farbsignal reicht ein simples R2R Netzwerk zur Anpassung aus und lange 
Koax-leitungen zeigen bessere Ergebnisse als kurze ungeschirmte 
Leitungen:

https://www.eevblog.com/forum/beginners/impedance-matching-on-custom-vga-dac/
https://xess.com/blog/a-simple-vga-interface-for-the-xula-fpga-board/index.html

Und wenn es tatsächlich um eine Signalleitung in eine Richtung geht, 
wäre IMHO 75 Ohm die bessere Wahl gegenüber 50 ohm. Die Bezeichnung 
clock Verteilung weist daraufhin, das das Signal nur in eine Richtung 
betrieben wird und nicht wechselnd in beide Richtungen wie bei dem 
obigen Speicher Datenbus Beispiel.

Also prinzipiell kann man die direkte Verteilung eines 50 - 100 MHz 
Signals aus einem FPGA-Port über ein 1-3 m langes Kabel nicht 
ausschliessen, die Frage ist eben, wieviel Strom der Empfänger über die 
Leitung entnimmt und nach welchem Signalstandard übertragen wird. LVDS 
über twisted pair läuft im Bereich von mehreren hundert MHz, wobei 
allerdings ein S3 tatsächlich kein LVDS mitbringt, das müsste es 
tatsächlich schon ein LVDS Treibe oder serieálizer sein (wurde oft für 
TFT-Displays verwendet).
Aber eine reine Taktverteilung, sprich ein Board mit Oszillator und 
andere ohne ist mir diesbezüglich noch nicht untergekommen, wohl wegen 
dem skew über die langen Kabel. Da speendiert man jedem Board einen 
Oszillator und synchronisiert auf geeignete Weise (bspw. 
Sende-Taktrückgewinnung über PLL/DCM). Auch dazu gibt es etablierte 
Standardverfahren.
Beitrag "Taktrückgewinnung aus BMC-Daten-Signal"

von Holger W. (Gast)


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Ich sehe nicht wo der spartan 3 direkt 50 ohm kann. Ich sehe da externe 
Widerstände also redest du Unfug.

von Fpgakuechle K. (Gast)


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Holger W. schrieb:
> Ich sehe nicht wo der spartan 3 direkt 50 ohm kann. Ich sehe da externe
> Widerstände also redest du Unfug.

Und Schluß ... such dir nen anderen um Zeit zu stellen. Oder kehr zum 
Legokasten zurück.

von Holger W. (Gast)


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Fpgakuechle K. schrieb:
> Holger W. schrieb:
>
>> Ich sehe nicht wo der spartan 3 direkt 50 ohm kann. Ich sehe da externe
>> Widerstände also redest du Unfug.
>
> Und Schluß ... such dir nen anderen um Zeit zu stellen. Oder kehr zum
> Legokasten zurück.

Du sollst mir das sagen. Wo hat der spartan 3 50 ohm Ausgänge?

von Fpgakuechle K. (Gast)


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Holger W. schrieb:

> Du sollst mir das sagen.

Nope, mit dir ist nicht zu reden. Over and Out.

von Holger W. (Gast)


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Fpgakuechle K. schrieb:
> Holger W. schrieb:
>
>> Du sollst mir das sagen.
>
> Nope, mit dir ist nicht zu reden. Over and Out.

Du hast null verstanden. 50 ohm am spartan 3 gibt es nicht und kommt nur 
durch externe Beschaltung over and out.

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Fpgakuechle K. schrieb:
> Und wenn es tatsächlich um eine Signalleitung in eine Richtung geht,
> wäre IMHO 75 Ohm die bessere Wahl gegenüber 50 ohm.

Jep, daher wird unter anderem bei SDI auch auf 75 Ohm verwendet. Da sind 
je nach Standard 100+ m Kabellaenge drin.

von Holger W. (Gast)


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Tobias B. schrieb:
> Fpgakuechle K. schrieb:
>> Und wenn es tatsächlich um eine Signalleitung in eine Richtung geht,
>> wäre IMHO 75 Ohm die bessere Wahl gegenüber 50 ohm.
>
> Jep, daher wird unter anderem bei SDI auch auf 75 Ohm verwendet. Da sind
> je nach Standard 100+ m Kabellaenge drin.

Trotzdem kann man das mit dem Spartan 3 nicht treiben, denn im DC Fall 
sind die Ausgangstreiber zu stark belastet.

von Holger W. (Gast)


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Fpgakuechle K. schrieb:
> Also prinzipiell kann man die direkte Verteilung eines 50 - 100 MHz
> Signals aus einem FPGA-Port über ein 1-3 m langes Kabel nicht
> ausschliessen, die Frage ist eben, wieviel Strom der Empfänger über die
> Leitung entnimmt und nach welchem Signalstandard übertragen wird. LVDS
> über twisted pair läuft im Bereich von mehreren hundert MHz, wobei
> allerdings ein S3 tatsächlich kein LVDS mitbringt, das müsste es
> tatsächlich schon ein LVDS Treibe oder serieálizer sein (wurde oft für
> TFT-Displays verwendet).

Spartan 3 bringt LVDS.

von Weltbester FPGA-Pongo (Gast)


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Ich würde die Herren gerne  auf folgendes Forum verweisen, wo sich 
Fachspezialisten im Bereich FPGA tummeln:
Beitrag "LVDS mit Spartan 3"

von Holger W. (Gast)


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Weltbester FPGA-Pongo schrieb im Beitrag #6888017:
> Ich würde die Herren gerne  auf folgendes Forum verweisen, wo sich
> Fachspezialisten im Bereich FPGA tummeln:
> Beitrag "LVDS mit Spartan 3"

Resultat: der Spartan 3 kann LVDS. Ich will hier nur Falschbehauptungen 
korrigieren.

von Fahrpraxis für Sonntagsfahrer! (Gast)


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Holger W. schrieb:

>> Beitrag "LVDS mit Spartan 3"
>
> Resultat: der Spartan 3 kann LVDS.

Greift zu kurz, weil da steht:
"Ich kann Dir aus eigener Erfahrung aber davon abzuraten die LVDS-Option
des FPGAs zu nutzen, benutze lieber 'normale'-IOs und schalte dahinter
LVDS-Treiber."

> Ich will hier nur Falschbehauptungen
> korrigieren.

Erfahrung sticht selbstgerechten Korrekturversuch.

von Holger W. (Gast)


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Fahrpraxis für Sonntagsfahrer! schrieb:
> Holger W. schrieb:
>
>>> Beitrag "LVDS mit Spartan 3"
>>
>> Resultat: der Spartan 3 kann LVDS.
>
> Greift zu kurz, weil da steht:
> "Ich kann Dir aus eigener Erfahrung aber davon abzuraten die LVDS-Option
> des FPGAs zu nutzen, benutze lieber 'normale'-IOs und schalte dahinter
> LVDS-Treiber."
>
>> Ich will hier nur Falschbehauptungen
>> korrigieren.
>
> Erfahrung sticht selbstgerechten Korrekturversuch.

Dann setz dich hin, halt sich fest und lies das Manual. Spartan 3 hat 
LVDS. Ende der Durchsage.

von Weltbester FPGA-Pongo (Gast)


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Hast du sie mal benutzt?

von Holger W. (Gast)


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Weltbester FPGA-Pongo schrieb im Beitrag #6888034:
> Hast du sie mal benutzt?

Ja habe ich mehrfach.

von Fahrpraxis für Sonntagsfahrer! (Gast)


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Holger W. schrieb:
>> Erfahrung sticht selbstgerechten Korrekturversuch.
>
> Dann setz dich hin, halt sich fest und lies das Manual. Spartan 3 hat
> LVDS. Ende der Durchsage.

Ja und klar und morgen deklamierst  mit schneidender Kommandostimme aus 
der Literatur, das kein Computer-User mehr als 640kbyte Arbeitsspeicher 
braucht...

Das ist hier ein Forum zum Erfahrungsaustausch von Elektronik-Praktikern 
und nicht Sparring für Profilisierungsgeile Bücherwürmer.
Wenn Du keine eigene Erfahrungswerte beizusteuern hast, dann schreib 
halt hier nicht mit, sondern überprüfst erstmal Behauptungen im eigenen 
Labor.

von Holger W. (Gast)


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Fahrpraxis für Sonntagsfahrer! schrieb:
> Holger W. schrieb:
>>> Erfahrung sticht selbstgerechten Korrekturversuch.
>>
>> Dann setz dich hin, halt sich fest und lies das Manual. Spartan 3 hat
>> LVDS. Ende der Durchsage.
>
> Ja und klar und morgen deklamierst  mit schneidender Kommandostimme aus
> der Literatur, das kein Computer-User mehr als 640kbyte Arbeitsspeicher
> braucht...
>
> Das ist hier ein Forum zum Erfahrungsaustausch von Elektronik-Praktikern
> und nicht Sparring für Profilisierungsgeile Bücherwürmer.
> Wenn Du keine eigene Erfahrungswerte beizusteuern hast, dann schreib
> halt hier nicht mit, sondern überprüfst erstmal Behauptungen im eigenen
> Labor.

Ich sagte doch, dass ich bereits LVDS am Spartan 3 eingesetzt habe also 
durchaus Praxis habe.

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