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      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      2018年11月02日 16:27 ? 次閱讀

      為給DSPASICFPGA和微處理器的負載點供電而引起的電壓輸入軌數目的增多使得電源設計更加具有挑戰性。特別是由于系統功率和工作頻率要求的增加,造成基礎設施、工業和工廠自動化設備對噪聲和其他不可預測事件更加敏感。例如,系統啟動時的錯誤輸入電壓會引起系統閂鎖、可靠性問題甚至系統故障。

      本文討論如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項,來幫助實現靈敏多電源軌系統的正確啟動和關斷。我們還將分析比率和同步跟蹤設置,用于防止FPGA的內置靜電放電二極管 (ESD) 在上升和下降輸出期間偏壓或過度受壓。這些配置可顯著提升系統可靠性,這對保證廣泛的基礎設施系統和工廠車間工業設備的生產率和正常運行時間非常重要。

      系統配置

      圖1顯示了針對FPGA的典型應用電路配置。從3.3V最高輸入軌到2.5V第二輸入軌,我們發現一組背對背ESD二極管配置充當內部保護電路。另一組背對背ESD二極管配置是從第二輸入軌至第三輸入軌。

      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      圖1. FPGA輸入框圖

      我們假設一種最高輸入軌(在這個例子中為3.3V)最先啟動的情況。然后,其將2.5V輸出軌預偏置至約1.9V,將1.8V軌預偏置至1.2V。類似地,如果1.8V軌首先啟動,則其對2.5V和3.3V軌進行預偏壓。在任一種情況下,ESD二極管都必須在啟動期間導電。圖2顯示了3.3V輸入軌的電壓信號及其在啟動前發送至2.5V軌的信號。流經ESD二極管的充電電流取決于啟動壓擺率、2.5V輸出電容以及任何負載。以1.8V輸出軌執行相同的啟動情景會顯示類似的電壓信號。

      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      圖2. 3.3V和2.5V預偏置的啟動波形

      每當ESD二極管導電時,其可靠性就會下降。圖3顯示了當2.5V輸入源未設定為帶有預偏置啟動功能時3.3V和2.5V軌會發生什么情況。可以看到,FPGA的內置ESD二極管在2.5V軌啟動時受到壓力。因此,使用帶有預偏置啟動功能的電源可避免該問題和防止系統可能出現的閂鎖。正確的配置降壓穩壓器的輸出電壓跟蹤功能可確保所有系統電源軌一起正確軟啟動,并防止ESD二極管導電。這個簡單步驟可提升系統可靠性和避免任何意外的系統電源閂鎖。

      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      圖3. 3.3V和2.5V的啟動波形

      集成式FET DC/DC轉換器

      圖4顯示了輸入電壓范圍為2.7V - 5.5V的2A DC/DC轉換器的典型應用電路。只使用了幾個外圍元件,包括需要的電阻、電容和電感。轉換器集成了補償電路和功率MOSFET來保證設計可靠性、最小元件數目和可達95%的高效率。

      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      圖4. ISL8002B的典型應用原理圖

      轉換器的引腳5同時提供軟啟動 (SS) 和輸出跟蹤 (TR) 功能。當該引腳連接高電平時,軟啟動時間在內部設置為1ms。但是,使用外圍元件可實現各種軟啟動方案。圖5顯示了如何使用SS/TR功能來編程外部軟啟動時間。

      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      圖5. 外部軟啟動配置

      通過設置軟啟動電阻RSS和電容CSS可調整軟啟動時間。相應的近似關系如式1所示:

      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      另外還可配置該軟啟動功能來跟蹤其他輸出。圖6顯示了Vout1-Vout2的比率跟蹤配置。

      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      圖6. Vout1-Vout2的比率跟蹤

      此外,還可以通過將兩個SS/TR連接到一起來使兩個輸出電壓同時上升。類似地,關斷功能還可相互進行比率跟蹤,如同式1中描述的軟啟動時間一樣。

      同步跟蹤配置如圖7所示。只需添加一個電阻分壓器,其比率與其在反饋回路中的輸出電壓感測分壓器的比率相同。在此情況下,所有輸出電壓按照主軌以相同的電壓和斜率上升。通常,所有其他輸出軌應當跟蹤最高電壓軌。然后,每個輸出將在達到其穩定點后分支。通過很好地控制所有輸出軌的啟動和關斷,可防止圖1的內置ESD二極管導電或正向偏置。最重要的是,該設計技術可防止系統可靠性下降、閂鎖以及更壞的情況:系統故障。

      如何針對FPGA或微處理器配置各種電壓輸出跟蹤和時序控制選項

      圖7. Vout1 - Vout2的同步跟蹤

      結束語

      諸如ISL8002B等集成FET式步降穩壓器,為加電和斷電期間的電壓跟蹤提供了大量易于使用的解決方案。任何系統電壓跟蹤需求幾乎都可以使用本文討論的電路進行配置。這些配置不限于兩個穩壓器,因為它們能用于系統中的任何數量的電壓軌。只需要將所有SS/TR引腳連接到一起即可進行比率跟蹤。另外還可使用電阻分壓器來對系統進行同步跟蹤編程。無論是比率跟蹤還是同步跟蹤方法均可防止ESD二極管承受不必要的壓力,從而提高系統的整體可靠性。

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      發表于 2018-10-22 11:00 ? 321次閱讀
      FPGA內部可編程邏輯CLB資源分析

      從FPGA到ACAP,“萬能芯片”如何華麗轉身

      作為“摩爾定律”的倡導者,英特爾則在FPGA上依然在宣講先進工藝的重要性,14nm的FPGA產品和1...

      發表于 2018-10-22 10:44 ? 578次閱讀
      從FPGA到ACAP,“萬能芯片”如何華麗轉身

      美國新創公司NuPGA利用石墨做為FPGA組件內...

      一家新創IC公司NuPGA聲稱,碳內存架構(Carbon-based memory archite...

      發表于 2018-10-21 10:58 ? 109次閱讀
      美國新創公司NuPGA利用石墨做為FPGA組件內...

      基于FPGA器件的內塊存儲器資源功能驗證方法設計...

      可編程邏輯陣列(FPGA)由于其具有可編程、上市時間短、靈活性及高吞吐量等特性廣泛應用于數字信號處...

      發表于 2018-10-21 10:32 ? 139次閱讀
      基于FPGA器件的內塊存儲器資源功能驗證方法設計...

      FPGA如何讓視頻編碼與AI非常簡單的結合

      Aupera是一家專注于視頻數據應用的新一代系統解決方案的創業公司,Aupera資深AI工程師Nar...

      發表于 2018-10-20 10:30 ? 477次閱讀
      FPGA如何讓視頻編碼與AI非常簡單的結合

      CRC的計算過程 漢明距離如何計算呢

      第六章的內容在《移動通信》課程中也有涉及,穿插著學習能夠加深記憶。我花了好長時間的講解CRC的寄存器...

      發表于 2018-10-20 09:41 ? 332次閱讀
      CRC的計算過程 漢明距離如何計算呢

      NanoBoard 3000系列FPGA開發板助...

      FPGA正在成為電子產品設計的主流選擇。但對于完全沒有FPGA專業背景的設計工程師而言,在數天之內完...

      發表于 2018-10-20 09:14 ? 63次閱讀
      NanoBoard 3000系列FPGA開發板助...

      CNN高效升級,有一定的可編程性

      2018年7月18日,自適應和智能計算公司賽靈思(Xilinx, Inc.)宣布完成對專注于神經網絡...

      發表于 2018-10-20 09:13 ? 461次閱讀
      CNN高效升級,有一定的可編程性

      英特爾將至強CPU與FPGA加以結合,推出新一代...

      就在昨天,英特爾公司悄然發布了一項面向其芯片產品線的大規模升級方案:芯片巨頭將在近期推出一款將CPU...

      發表于 2018-10-19 16:39 ? 273次閱讀
      英特爾將至強CPU與FPGA加以結合,推出新一代...

      從FPGA到ACAP,賽靈思實現了跳躍性的發展

      讓時光倒退回到2015年,這一年2月份,FPGA龍頭企業賽靈思(Xilinx)發布了業界首款16nm...

      發表于 2018-10-19 16:31 ? 549次閱讀
      從FPGA到ACAP,賽靈思實現了跳躍性的發展

      FPGA內部可編程邏輯資源的結構,CLB資源介紹

      第二種Slice叫SLICEM,電路結構如下。除了LUTS與SLICEL的LUTS不同之外,其余結構...

      發表于 2018-10-18 17:04 ? 398次閱讀
      FPGA內部可編程邏輯資源的結構,CLB資源介紹

      賽靈思聯手華為推出首個使用FPGA的廣播質量級的...

      賽靈思公司(Xilinx)、華為和 NGCodec 今天宣布開發中國首款云端高效率視頻編碼 (HV...

      發表于 2018-10-18 16:55 ? 154次閱讀
      賽靈思聯手華為推出首個使用FPGA的廣播質量級的...

      Intel收購FPGA公司是為了微軟?

      去年Intel宣布斥資167億美元收購了全球第一大FPGA公司Altera,而且這家公司還是Inte...

      發表于 2018-10-18 16:50 ? 474次閱讀
      Intel收購FPGA公司是為了微軟?

      基于FPGA+DSP的高速中頻采樣信號處理平臺

      高速中頻采樣信號處理平臺在實際應用中有很大的前景,提出采用FPGA+DSP的處理結構,結合高性能A/...

      發表于 2018-10-18 16:36 ? 436次閱讀
      基于FPGA+DSP的高速中頻采樣信號處理平臺

      賽靈思CEO:FPGA迎來春天,汽車芯片市場需審...

      現在雖然伴隨著自動駕駛的發展,有了更多的機會,但行業內仍有傳統的汽車芯片巨頭,尊重基本的市場規律是應...

      發表于 2018-10-18 15:17 ? 626次閱讀
      賽靈思CEO:FPGA迎來春天,汽車芯片市場需審...

      AM4377 AM437x ARM Cortex...

      TI AM437x 高性能處理器基于 ARM Cortex-A9 內核。 這些處理器通過 3D 圖形加速得到增強,可實現豐富的圖形用戶界面,還配備了協處理器,用于進行確定性實時處理(包括 EtherCAT、PROFIBUS、EnDat 等工業通信協議)。該器件支持高級操作系統 (HLOS)。 基于 Linux 的®可從 TI 免費獲取。其它 HLOS 可從 TI 的設計網絡和生態系統合作伙伴處獲取。 這些器件支持對采用較低性能 ARM 內核的系統升級,并提供更新外設,包括 QSPI-NOR 和 LPDDR2 等存儲器選項。 這些處理器包含功能方框圖中顯示的子系統,并且后跟相應的 “說明”中添加了更多信息 說明。 處理器子系統基于 ARM Cortex-A9 內核, PowerVR SGX™圖形加速器子系統提供 3D 圖形加速功能以支持顯示和高級用戶界面。 可編程實時單元子系統和工業通信子系統 (PRU-ICSS) 與 ARM 內核分離,允許單獨操作和計時,以實現更高的效率和靈活性。PRU-ICSS 支持更多外設接口和 EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、PROFIBUS、E...

      發表于 2018-09-29 10:35 ? 0次閱讀
      AM4377 AM437x ARM Cortex...

      AM4382 AM438x ARM Cortex...

      與其它產品相比 AM438x   Arm MHz (Max.) Serial I/O Security Enabler Co-Processor(s) Graphics Acceleration EMAC USB 2.0 Industrial Protocols Camera Operating Temperature Range (C) DRAM   var link = "zh_CN_folder_p_quick_link_description_features_parametrics"; com.TI.Product.handleQuickLinks('parametric','參數變化','#parametrics',link); AM4382 AM4384 AM4388 300 600 1000     600 1000     600 1000   &...

      發表于 2018-09-25 16:06 ? 2次閱讀
      AM4382 AM438x ARM Cortex...

      AM4384 AM438x ARM Cortex...

      與其它產品相比 AM438x   Arm MHz (Max.) Serial I/O Security Enabler Co-Processor(s) Graphics Acceleration EMAC USB 2.0 Industrial Protocols Camera Operating Temperature Range (C) DRAM   var link = "zh_CN_folder_p_quick_link_description_features_parametrics"; com.TI.Product.handleQuickLinks('parametric','參數變化','#parametrics',link); AM4384 AM4382 AM4388 600 1000     300 600 1000     600 1000   &...

      發表于 2018-09-25 16:02 ? 2次閱讀
      AM4384 AM438x ARM Cortex...

      AM3352 Sitara ARM Cortex...

      AM335x 微處理器基于 ARM Cortex-A8 處理器,在圖像、圖形處理、外設以及 EtherCAT 和 PROFIBUS 等工業接口選項方面得到了增強。 該器件支持高級操作系統 (HLOS)。 Linux®和 Android™可從德州儀器 (TI) 免費獲取。 AM335x 微處理器 包含 功能框圖 中顯示的子系統和以下 簡要 說明: 微處理器單元 (MPU) 子系統基于 ARM Cortex-A8 處理器, PowerVR SGX™圖形加速器子系統提供 3D 圖形加速功能以支持顯示和游戲特效。 可編程實時單元子系統和工業通信子系統 (PRU-ICSS) 與 ARM 內核彼此獨立,允許單獨操作和計時,以實現更高的效率和靈活性。PRU-ICSS 支持更多外設接口和 EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、PROFIBUS、Ethernet Powerlink、Sercos 等實時協議。此外,憑借 PRU-ICSS 的可編程特性及其對引腳、事件和所有片上系統 (SoC) 資源的訪問權限,該子系統可以靈活地實現快速實時響應、專用數據處理操作以及自定義外設接口,并減輕 SoC 其他處理器內核的任務負載。 特性 ...

      發表于 2018-09-25 15:44 ? 8次閱讀
      AM3352 Sitara ARM Cortex...

      TMP411 ±1°C Programmable...

      TMP411設備是一個帶有內置本地溫度傳感器的遠程溫度傳感器監視器。遠程溫度傳感器,二極管連接的晶體管通常是低成本,NPN或PNP型晶體管或二極管,是微控制器,微處理器或FPGA的組成部分。 遠程精度為±1 °C適用于多個設備制造商,無需校準。雙線串行接口接受SMBus寫字節,讀字節,發送字節和接收字節命令,以設置報警閾值和讀取溫度數據。 TMP411器件中包含的功能包括:串聯電阻取消,可編程非理想因子,可編程分辨率,可編程閾值限制,用戶定義的偏移寄存器,用于最大精度,最小和最大溫度監視器,寬遠程溫度測量范圍(高達150°C),二極管故障檢測和溫度警報功能。 TMP411器件采用VSSOP-8和SOIC-8封裝。 特性 ±1°C遠程二極管傳感器 ±1°C本地溫度傳感器 可編程非理想因素 串聯電阻取消 警報功能 系統校準的偏移寄存器 與ADT7461和ADM1032兼容的引腳和寄存器 可編程分辨率:9至12位 可編程閾值限...

      發表于 2018-09-19 16:35 ? 8次閱讀
      TMP411 ±1°C Programmable...

      TMP468 具有引腳可編程的總線地址的高精度遠...

      TMP468器件是一款使用雙線制SMBus或I 2 C兼容接口的多區域高精度低功耗溫度傳感器。除了本地溫度外,還可以同時監控多達八個連接遠程二極管的溫度區域。聚合系統中的溫度測量可通過縮小保護頻帶提升性能,并且可以降低電路板復雜程度。典型用例為監測服務器和電信設備等復雜系統中不同處理器(如MCU,GPU和FPGA)的溫度。該器件將諸如串聯電阻抵消,可編程非理想性因子,可編程偏移和可編程溫度限值等高級特性完美結合,提供了一套精度和抗擾度更高且穩健耐用的溫度監控解決方案。 八個遠程通道(以及本地通道)均可獨立編程,設定兩個在測量位置的相應溫度超出對應值時觸發的閾值。此外,還可通過可編程遲滯設置避免閾值持續切換。 TMP468器件可提供高測量精度(0.75°C)和測量分辨率(0.0 625°C)。該器件還支持低電壓軌(1.7V至3.6V)和通用雙線制接口,采用高空間利用率的小型封裝(3mm×3mm或1.6mm×1.6mm),可在計算系統中輕松集成。遠程結支持-55°C至+ 150°C的溫度范圍。 特性 8通道遠程二極管溫度傳感器精度:±0.75&...

      發表于 2018-09-18 16:05 ? 4次閱讀
      TMP468 具有引腳可編程的總線地址的高精度遠...

      TMP451-Q1 遠程和本地溫度傳感器

      TMP451-Q1器件是一款高精度,低功耗遠程溫度傳感器監視器,內置有一個本地溫度傳感器。遠程溫度傳感器通常是低成本離散式NPN或PNP晶體管,或者基板熱晶體管或二極管,這些器件是微處理器,微控制器或FPGA的組成部件。對于本地和遠程傳感器,此溫度表示方式為12位數字編碼,分辨率為0.0625°C。對于本地和遠程溫度傳感器,在典型運行范圍內,溫度精度為±1°C(最大值)。此兩線制串口接受SMBus通信協議。 諸如串聯電阻抵消,可編程非線性因子(η因子),可編程偏移,可編程溫度限制和一個可編程數字濾波器等的高級特性被組合在一起以提供一個具有更佳準確度和抗擾度的穩健耐用熱量監控解決方案。 TMP451-Q1器件是在各種汽車子系統中進行多位置高精度溫度測量的理想選擇。此器件的額定運行源電壓范圍為1.7V至3.6V,額定工作溫度范圍為-40°C至125℃。 特性 符合汽車應用要求 具有符合AEC-Q100的下列結果: 器件溫度1級別:-40°C至125°C的環境運行溫度范圍 器件人體模型(HB...

      發表于 2018-09-17 15:49 ? 9次閱讀
      TMP451-Q1 遠程和本地溫度傳感器
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