Verifica della sequenza di attivazione delle alimentazioni di FPGA, CPU e DSP

Attività da eseguire

Quando si avviano complessi componenti elettronici quali FPGA o CPU, è necessario applicare diverse tensioni di alimentazione in un ordine specifico e con determinati tempi di ritardo o di aumento di livello. È necessario ridurre al minimo l'assorbimento di corrente e assicurare che gli I/O siano in uno stato di impedenza elevata all'accensione.

La sequenza consigliata di spegnimento è, di solito, inversa alla sequenza di attivazione. Se queste sequenze non sono applicate correttamente, la corrente assorbita può superare i limiti specificati, il che potrebbe comportare malfunzionamenti o danneggiamenti ai componenti. Durante la progettazione dei circuiti, è importante catturare e analizzare le caratteristiche di diverse tensioni durante le fasi di accensione e spegnimento, nonché l’interruzione dell’alimentazione.

Esempio di sequenza di attivazione di varie tensioni di alimentazione (indicate sulla sinistra) di un DSP modello TMS320C6652/4 di Texas Instruments Incorporated.

Soluzione Rohde & Schwarz

R&S®RT-ZVC è una sonda per oscilloscopio multicanale che offre fino a quattro canali di tensione e quattro canali di corrente con una gamma di misura dinamica molto elevata. Ciascun canale ha un convertitore analogico/digitale con risoluzione a 18 bit a 5 Msample/s e larghezza di banda di 1 MHz. Usando fino a due sonde R&S®RT-ZVC con un oscilloscopio R&S®RTE1000 o R&S®RTO2000 a quattro canali, è possibile analizzare in parallelo fino a 20 tensioni. In questa configurazione, i canali di corrente devono essere utilizzati come voltmetro a elevata sensibilità in modalità di shunt esterno.

Funzioni di analisi avanzate

Per verificare le sequenze di attivazione e spegnimento di FPGA e CPU, il comportamento all’avvio e allo spegnimento delle relative tensioni di alimentazione deve essere caratterizzato attentamente. In particolare, esistono diverse caratteristiche della tensione di alimentazione che devono soddisfare determinati requisiti:

• Ritardo di attivazione/spegnimento: le diverse tensioni di alimentazione devono essere applicate con specifici ritardi temporali, che vanno da alcuni nanosecondi ad alcuni millisecondi a seconda del dispositivo specifico
• Tempi di aumento del livello di tensione: i livelli delle diverse tensioni di alimentazione di FPGA, CPU e DSP sono di solito compresi fra 1 V e 5 V. Inoltre, ciascuna alimentazione ha tempi minimi e massimi consigliati di aumento del livello di tensione, che vanno da alcuni microsecondi a diversi millisecondi. Per questo motivo, le velocità di variazione consigliate vanno da alcuni V/μs a diversi V/ms
• Differenza tra tensioni di alimentazione: durante l’aumento di livello (vedere sopra), la differenza tra tensioni particolari non dovrà superare i valori definiti

Gli oscilloscopi R&S®RTE1000 e R&S®RTO2000 sono strumenti potenti per verificare i parametri richiesti durante la sequenza di attivazione delle alimentazioni. Le specifiche caratteristiche di tensione possono essere analizzate utilizzando le funzioni integrate di misura e matematiche degli oscilloscopi:

• I cursori facilitano l’analisi manuale di più parametri, come ad esempio il ritardo tra diversi canali
• Le funzioni di misura automatizzate consentono la determinazione diretta di diverse proprietà, quali il ritardo tra i canali o il tempo di salita delle singole tensioni. Inoltre, la frequenza di campionamento di 5 Msample/s delle sonde R&S®RT-ZVC è sufficiente per misurare le tipiche velocità di variazione di diversi volt per millisecondo
• Applicando le funzioni matematiche tra singoli canali dell’oscilloscopio si può verificare la differenza di tensione richiesta

Eccellente accuratezza per verificare le stringenti tolleranze previste sulle tensioni di alimentazione

Per garantire buone prestazioni in un qualsiasi dispositivo elettronico, oltre alla correttezza della sequenza di alimentazione, servono tensioni stabili e pulite sulle linee di alimentazione . In generale, le tensioni delle linee di alimentazione e le relative finestre di tolleranza diminuiscono per ridurre al minimo il consumo energetico e migliorare la durata delle batterie.

Per analizzare le basse tensioni di alimentazione e le strette finestre di tolleranza richieste da FPGA o CPU, lo strumento di misura deve garantire determinati livelli di sensibilità e accuratezza. La sonda R&S®RT-ZVC offre un’eccellente accuratezza dello 0,1% per le misure di tensione e dello 0,2% per le misure di corrente, valori oltre 10 volte superiori a quelle dei canali standard dell’oscilloscopio.

Riassunto

R&S®RT-ZVC è una sonda multicanale per linee di alimentazione ideale per la visualizzazione diretta di sequenze di avvio e spegnimento delle tensioni di alimentazione di FPGA e CPU. Supporta la misura semplice di ritardo, ondulazione, rumore e tempo di aumento di livello su diversi canali per verificare l’accuratezza e la correttezza del processo di sequenziamento delle alimentazioni.