|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
FPGA厂商不断采用更先进的工艺来降低器件功耗，提高性能，同时FPGA对供电电源的精度要求也越加苛刻，电压必须维持在非常严格的容限内，如果供电电压范围超出了规范的要求，就有会影响到FPGA的可靠性，甚至导致FPGA失效。
3 h: d% B: {$ L, ~# A5 G4 B+ s# n无论是Intel （Altera）FPGA还是Xilinx FPGA均在数据手册中明确提出了电源精度要求，其中要求最高的是内核和高速收发器的供电。举例来看，Intel公司的Cyclone V、Cyclone 10 GX、Arria10、Stratix 10的电源精度要求在±30mV以内。
3 j$ }9 ?- O" }2 d4 uArria10的core和transceiver数据手册上的供电要求（±30mV）：2 E! z* f2 j0 X2 K
7 T( z; E( L0 u, [- c* `& b: D; j& @; K7 u
Stratix10的core和transceiver数据手册上的供电要求（±30mV）：" E, L4 C C9 `, @" {
- u7 ^! Z Z& ~) z' H- y( v$ D: M
如果Stratix10需要支持26.6G transceiver时，收发器供电精度要求 ±20mV以内：# C' o2 o2 }: j9 |9 t
$ x& x+ _; @9 [) q" z* k5 i
Xilinx公司的Artix 7、Kintex7、Virtex 7等器件电源精度要求也是在±30mV以内，KU+、VU+器件要求电源精度必须达到±22mV以内。
. q- _- Y- P( w# |Kintek Ultrascale+的core和transceiver数据手册上的供电要求（±22mV）：
; Y4 `- I; ^! ^$ k v( K. r5 F2 U1 W
% \( V8 _. b. }8 M) [ D* x由此可见，新一代FPGA的供电精度都在±20-30mv左右，已经是单板中对电源精度要求最为苛刻的器件之一了。; C- D8 E9 M2 a: _% G5 W$ B9 C% c
由于输出精度都是理论计算值，并没有考虑单板PCB布线和其他外部设备引入的干扰和误差，因此实际设计产品时，电源输出精度不但必须符合数据手册中的要求，还必须预留一定的余量，通常设计中，我们还会保留50%-100%余量，以保证系统长期可靠工作。, F4 \% x" s2 N7 Z& m
电源的稳态直流精度及计算方法
/ j. a* Y( m0 d& X! S供电电源的稳态直流精度主要取决于两个因素：电压调整精度和输出电压纹波。这里有一个误区，很多工程师只通过DC-DC数据手册上的电压输出精度来判断器件是否符合要求，其实这是不正确的。
# W* E& j# w7 `4 v首先很多DC-DC需要外部反馈电阻来决定最终的输出电压，数据手册上的电压调整精度是指芯片本身的输出精度，并没有计算反馈电路引入的偏差。其次，器件数据手册上的电压输出精度并不包含输出电压纹波，必须将两者叠加计算才能得到正确的直流稳态精度。
) a! Q) f- i) o* g! x+ [正确的电源稳态直流精度的计算公式如下：8 X2 r3 {+ ?; p% [0 H$ E/ }+ p
电源直流稳态精度 =器件输出精度（这里要求全温度，全负载时的精度，很多器件手册只给出典型值，因此要小心)+ ? 纹波 + 外部反馈电阻精度引入的误差。
* | c3 \3 O) m* u; a! n高精度电源对减低FPGA功耗的作用
3 `0 ?2 X7 c" B( @ V除了电源精度影响整个系统的稳定性和可靠性，更高精度的电源还可以帮助我们降低系统功耗。, i/ t5 B+ O& B
我们举一个例子，一个FPGA推荐的典型工作电压为0.85V，最高工作电压为0.88V，最低工作电压为0.82V， 假设供电DC-DC实际稳态直流精度是±30mV ，那么DC-DC必须正好工作在0.85V，如果电压更低，就会低于FPGA对电压下限的要求。
- w9 S# F# e5 d# A7 D/ b
3 N* W# a% e4 Z$ f' i" ^2 x# ^6 ~
- M. P2 a" n6 s5 h& F |
|
/1 
发表于 2020-7-20 16:33
收藏
淘帖
支持！
反对！