验证 FPGA、CPU 和 DSP 电源序列

需要按特定顺序为 FPGA、CPU 和 DSP 启用多个电源电压,以确保可靠运行。因此,必须在电路设计和产品开发期间验证电源序列。

将两个 R&S®ZVC 多通道探头与 R&S®RTE1000 或 R&S®RTO2000 四信道示波器结合使用,最高可并行测量 20 个电压。
将两个 R&S®ZVC 多通道探头与 R&S®RTE1000 或 R&S®RTO2000 四信道示波器结合使用,最高可并行测量 20 个电压。
打开灯箱

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最低,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,并具有极高的动态测量范围。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。四信道 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 V5 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:

集成式测量与数学运算功能可用于详细分析电压特性。
集成式测量与数学运算功能可用于详细分析电压特性。
打开灯箱
  • 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)
  • 针对各示波器信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,以将功耗降至最低,并改善电池寿命。

电压测量的精度为 0.1%,可以详尽验证较小的电源电压及其容差。
电压测量的精度为 0.1%,可以详尽验证较小的电源电压及其容差。
打开灯箱

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 性能卓越,电压测量精度为 0.1%,电流测量精度为 0.2%,是标准示波器信道的 10 倍

摘要

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。