验证 FPGA、CPU 和 DSP 的电源序列

您的任务

为 FPGA 或 CPU 等复杂的电子元件供电时，需要根据特定顺序以及延迟或上升时间启用多个电源电压。必须将电源消耗降至非常低，并确保 I/O 在上电时处于高阻状态。

通常建议断电顺序需与上电顺序相反。如果不按序操作，电流会超出指定阈值，可能会造成组件故障或损坏。在电路设计过程中，必须捕获并分析多个电压在电源启动、关闭和故障期间的相关特性。

德州仪器 TMS320C6652/4 型 DSP 的多个电源电压（左侧标明）上电顺序示例。

罗德与施瓦茨解决方案

R&S®RT-ZVC 是一款多通道示波器探头，可提供多达四个电压和四个电流通道，并具有非常高的动态测量范围。每个通道都具备一个分辨率高达 18 位的 ADC、5 Msample/s 采样率以及 1 MHz 带宽。四通道 R&S®RTE1000 或 R&S®RTO2000 示波器至多可支持两个 R&S®RT-ZVC 探头，因此最高可并行分析 20 个电压。在这种配置中，电流通道必须在外部分流器模式下用作高灵敏度电压表。

高级分析功能

为验证 FPGA 和 CPU 的上电与断电顺序，必须分析相应电源电压的启动与关闭特性。同时，有几类电压属性需要满足特定要求：

• 上电/断电延迟：需要根据特定时间延迟启用不同的电源电压，相应延迟范围从几纳秒到几毫秒不等，具体取决于特定设备
• 特定电压上升时间：FPGA、CPU 和 DSP 等不同电源电压的电平范围通常介于 1 V 至 5 V。此外，每个电压都具备最小和最大建议上升时间，范围从几微秒到几毫秒不等。因此，建议压摆率范围介于数伏特/毫秒至数伏特/微秒
• 电源电压之间的差异：在上升期间（见上文），特定电压之间的差异不应超过规定值

R&S®RTE1000 和 R&S®RTO2000 示波器是用于验证所需电源序列参数的强大工具。可以使用示波器的集成式测量与数学运算功能分析特定电压特性：

• 光标测量功能可手动分析多个参数，例如不同通道之间的延迟
• 自动测量功能可直接测定属性，例如通道间延迟或各电压的上升时间。此外，R&S®RT-ZVC 具有 5 Msample/s 采样率，足以测量典型压摆率（伏特/毫秒）
• 针对各示波器通道的数学运算功能可以验证所需电压差

电源电压容差小，精度高

除电源序列之外，稳定、清晰的电源路径电压也是确保电子设计具有良好性能的基础。通常，电源路径电压及其容差范围正在不断缩减，以尽量降低功耗，并改善电池寿命。

为分析 FPGA 或 CPU 中较小的电源电压和容差范围，测量设备需要具备相应灵敏度和精度。R&S®RT-ZVC 性能出色，电压测量精度为 0.1%，电流测量精度为 0.2%，是标准示波器通道的 10 倍。

总结

R&S®RT-ZVC 是一款理想的多通道功率探头，可直观显示 FPGA 和 CPU 电源电压的启动与关闭顺序。它可在各个通道上轻松测量延迟、纹波噪声和上升时间，以验证电源序列过程的准确性和正确性。