通常,除了影响整个系统稳定性和可靠性的电源精度外,更高精度的电源还可以帮助我们降低系统功耗。
FPGA制造商继续使用更高级的工艺来减少器件功耗并提高性能。
同时,FPGA对电源的精度有更严格的要求。
电压必须保持在非常严格的公差范围内。
如果电源电压范围超出规格要求,将影响FPGA的可靠性,甚至导致FPGA的故障。
无论是英特尔(Altera)FPGA还是Xilinx FPGA,数据手册中都明确规定了电源精度要求,而最苛刻的要求是内核和高速收发器的电源。
例如,英特尔的Cyclone V,Cyclone 10 GX,Arria10和Stratix 10要求电源精度在±30mV之内。
Arria10内核和发送器电源要求(±30mV):Stratix10内核和发送器电源要求(±30mV):如果Stratix10需要支持26.6G收发器,则收发器的电源精度必须在±20mV范围内:Xilinx' ■Artix 7,Kintex7,Virtex 7和其他设备也要求电源精度在±30mV之内,而KU +和VU +设备要求电源精度在±22mV之内。
Kintek Ultrascale +的内核和发送器数据表功耗要求(±22mV):可以看出,新一代FPGA的电源精度约为±20-30mv,已经是最高精度之一。
单板上要求苛刻的设备。
向上。
由于理论上计算出了输出精度,因此它没有考虑单板PCB布线和其他外部设备引入的干扰和误差。
因此,在设计实际产品时,电源的输出精度不仅必须满足数据手册中的要求,而且还必须保留一定量。
保证金,通常在设计中,我们将保留50%-100%的保证金,以确保系统长期可靠地运行。
电源的稳态直流精度和计算方法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。
这里有一个误会。
许多工程师仅使用DC-DC数据表中的电压输出精度来判断器件是否满足要求。
实际上,这是不正确的。
首先,许多DC-DC需要一个外部反馈电阻来确定最终输出电压。
数据手册中的电压调整精度是指芯片本身的输出精度,并不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不包括输出电压纹波,必须将两者叠加才能获得正确的直流稳态精度。
电源的正确稳态DC精度的计算公式如下:电源的DC稳态精度=设备输出精度(此处,需要在全温度和满负载下的精度。
仅适用于许多设备手册给出典型值,所以要小心)+?由外部反馈电阻的精度引起的纹波+误差。
高精度电源对降低FPGA功耗的影响。
让我们举个例子。
FPGA的建议典型工作电压为0.85V,最高工作电压为0.88V,最低工作电压为0.82V。
假定电源DC-DC的实际稳态DC精度如果为±30mV,则DC-DC必须精确地工作在0.85V。
如果电压较低,则将低于FPGA对电压下限的要求。