Vérification du séquençage d'alimentation pour les FPGA, CPU et DSP

Votre tâche

Lors de l'alimentation de composants électroniques complexes tels que les FPGA ou CPU, plusieurs tensions d'alimentation doivent être appliquées dans un ordre spécifique et avec un délai ou un temps de montée donné. Il est nécessaire de réduire l'appel de courant et de s'assurer que les entrées / sorties soient dans un état de haute impédance au démarrage.

La séquence recommandée de mise hors tension est généralement inversée par rapport à la séquence de mise sous tension. Si ces séquences ne sont pas respectées, le courant peut dépasser les limites spécifiées, ce qui engendrerait un mauvais fonctionnement ou un endommagement du composant. Pendant la conception du circuit, il est important de capturer et d'analyser les caractéristiques de plusieurs tensions lors du démarrage, de l'arrêt et pendant une panne de courant.

Exemple de séquence de mise sous tension de plusieurs tensions d'alimentation (sur la gauche) pour un DSP de type TMS320C6652/4 provenant de Texas Instruments Incorporated.

Solution Rohde & Schwarz

La R&S®RT-ZVC est une sonde d'oscilloscope multicanal qui propose jusqu'à quatre voies de tensions et quatre voies de courant, avec une gamme de mesure dynamique très élevée. Chaque voie possède un convertisseur analogique / numérique avec une résolution de 18 bits à 5 Méchantillons/s et une bande passante de 1 MHz. Avec la prise en charge possible de deux sondes R&S®RT-ZVC sur un oscilloscope quatre voies R&S®RTE1000 ou R&S®RTO2000, il est possible d'analyser en parallèle jusqu'à 20 tensions. Pour cette configuration, les voies de courant doivent être utilisée comme un voltmètre haute sensibilité, dans un mode de shunt externe.

Fonctions d'analyses avancées

Afin de vérifier les séquences de mise sous / hors tension des FPGA et CPU, le comportement de démarrage et d'arrêt de leurs tensions d'alimentation doivent être caractérisés. Plusieurs propriétés de tension doivent plus particulièrement répondre à certaines exigences :

• Délais de mise sous / hors tension : les différentes tensions d'alimentation doivent être appliquées avec des délais spécifiques qui peuvent aller de quelques nanosecondes à plusieurs millisecondes en fonction de l'appareil
• Certains temps de montée en tension : les niveaux des différentes tensions d'alimentation des FPGA, CPU et DSP sont généralement compris entre 1 V et 5 V. De plus, chaque tension possède des temps de montée minimum et maximum recommandés qui s'étendent de quelques microsecondes à plusieurs millisecondes. Par conséquent, les pentes recommandées s'étendent de quelques V/μs à plusieurs V/ms
• La différence entre les tensions d'alimentation : pendant le temps de montée (voir précédemment), la différence entre des tensions particulières ne doit pas dépasser les valeurs définies

Les oscilloscopes R&S®RTE1000 et R&S®RTO2000 sont de puissants outils permettant de vérifier les paramètres de séquençage d'alimentation. Les caractéristiques spécifiques de la tension peuvent être analysées en utilisant les fonctions de mesure et les fonctions mathématiques intégrées des oscilloscopes :

• Des curseurs permettent l'analyse manuelle de plusieurs paramètres, tel que le délai entre différentes voies
• Les fonctions de mesures automatisées permettent la détermination directe de propriétés telles que le délai entre les voies ou le temps de montée de tensions individuelles. D'autre part, le taux d'échantillonnage de 5 Méchantillons/s de la R&S®RT-ZVC est idéal pour mesurer les pentes typiques de plusieurs volts par milliseconde
• Les fonctions mathématiques, entre les voies individuelles de l'oscilloscope, permettent de vérifier la différence de tension nécessaire

Excellente précision pour les tolérances étroites de tension d'alimentation

En plus du séquençage d'alimentation, des tensions de rail d'alimentation stables et nettes sont les bases d'une bonne performance pour la plupart des conceptions électroniques. En règle générale, les tensions des rails d'alimentation et leurs fenêtres de tolérance ont tendance à diminuer, afin de réduire la consommation d'énergie et d'améliorer l'autonomie de la batterie.

Pour analyser les petites tensions d'alimentation et les fenêtres étroites de tolérance des FPGA ou CPU, l'appareil de mesure a besoin d'une sensibilité et d'une précision accrues. La R&S®RT-ZVC possède une excellente précision de l'ordre de 0,1 % pour les mesures de tension et de 0,2 % pour les mesures de courant, ce qui est plus de 10 fois supérieur aux voies des oscilloscopes classiques.

Conclusion

La R&S®RT-ZVC est une sonde d'alimentation multicanal idéale pour la visualisation directe des séquences de démarrage et d'arrêt relatives aux tensions d'alimentation des FPGA et CPU. Elle prend en charge la mesure simple du délai, de l'ondulation et du temps de montée sur les voies individuelles, afin de vérifier la précision et la justesse du processus de séquençage.