Verificar o sequenciamento de potência para FPGAs, CPUs e DSPs

As inúmeras tensões de alimentação de FPGA, CPU e DSP precisam ser ligadas em uma ordem específica para garantir uma operação confiável. É fundamental verificar esse sequenciamento de potência durante o projeto do circuito e o desenvolvimento do produto.

A combinação de duas sondas multicanais R&S®ZVC com um osciloscópio de quatro canais R&S®RTE1000 ou R&S®RTO2000 permite medir até 20 tensões em paralelo.
A combinação de duas sondas multicanais R&S®ZVC com um osciloscópio de quatro canais R&S®RTE1000 ou R&S®RTO2000 permite medir até 20 tensões em paralelo.
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Sua tarefa

Ao ligar componentes eletrônicos complexos como FPGAs ou CPUs, várias tensões de alimentação precisam ser aplicadas em uma ordem específica e com determinados tempos de atraso ou aceleração. É preciso minimizar o consumo de corrente e garantir que as E/Ss estejam em um estado de alta impedância durante a ligação.

A sequência recomendada de desligamento é normalmente o inverso da sequência de ligação. Se essas sequências não forem seguidas, a corrente poderá exceder os limites especificados, o que poderá ocasionar o mau funcionamento ou a danificação do componente. Durante o projeto do circuito, é importante capturar e analisar as características de diversas tensões durante a inicialização e o encerramento, bem como a queda de energia.

Exemplo de sequência de ligação de várias tensões de alimentação (indicado à esquerda) de um DSP do tipo TMS320C6652/4 da Texas Instruments Incorporated.

A solução da Rohde & Schwarz

O R&S®RT-ZVC é uma sonda de osciloscópio multicanais que fornece até quatro tensões e quatro canais de corrente com uma faixa de medição dinâmica muito alta. Cada canal tem um ADC com resolução de 18 bits a 5 mega-amostras/s e 1 MHz de largura de banda. Com capacidade para até duas sondas R&S®RT-ZVC em um osciloscópio de quatro canais R&S®RTE1000 ou R&S®RTO2000, até 20 tensões podem ser analisadas em paralelo. Para esta configuração, os canais de corrente precisam ser operados como um voltímetro de alta sensibilidade no modo de shunt externo.

Funções avançadas de análise

Para verificar as sequências de ligação e desligamento de FPGAs e CPUs, o comportamento de inicialização e encerramento de suas tensões de alimentação precisa ser caracterizado. Em particular, há diversas propriedades de tensão que precisam atender a determinados requisitos:

  • Atraso de ligação/desligamento: as diferentes tensões de alimentação precisam ser aplicadas com atrasos específicos que podem variar de alguns bilionésimos de segundo a vários milésimos de segundo, dependendo do dispositivo específico
  • Determinados tempos de aceleração da tensão: os níveis das diferentes tensões de alimentação de FPGAs, CPUs e DSPs normalmente variam entre 1 V e 5 V. Além disso, cada tensão tem valores mínimos e máximos de tempo de aceleração que variam de alguns bilionésimos de segundo a vários milésimos de segundo. Sendo assim, o intervalo de velocidade de variação da saída recomendados varia de alguns V/μs até vários V/ms
  • Diferença entre tensões de alimentação: durante aceleração (veja acima), a diferença entre determinadas tensões não deve exceder os valores definidos

Os osciloscópios R&S®RTE1000 e R&S®RTO2000 são ferramentas poderosas para verificar os parâmetros necessários do sequenciamento de potência. As características específicas da tensão podem ser analisadas por meio da medição integrada do osciloscópio e de funções matemáticas:

A medição integrada e as funções matemáticas permitem a análise detalhada das características da tensão.
A medição integrada e as funções matemáticas permitem a análise detalhada das características da tensão.
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  • Os cursores permitem a análise manual de diversos parâmetros, como o atraso entre diferentes canais
  • As funções automatizadas de medição permitem a determinação objetiva de propriedades como o atraso entre canais ou o tempo de subida de tensões individuais. Além disso, a taxa de amostragem de 5 mega-amostras/s do R&S®RT-ZVC é suficiente para medir a velocidade de variação da saída típica de diversos volts por milésimo de segundo
  • As funções matemáticas entre canais individuais do osciloscópio podem verificar a diferença necessária de tensão

Alta precisão para níveis baixos de tolerância da tensão de alimentação

Além do sequenciamento de potência, tensões de carris de corrente estáveis e limpas são a base para um bom desempenho de praticamente qualquer projeto eletrônico. Em geral, as tensões dos carris de corrente e suas janelas de tolerância estão diminuindo para minimizar o consumo de energia e aumentar a vida útil da bateria.

A precisão de 0,1% da medição de tensão é compatível com a verificação detalhada de pequenas tensões de alimentação e suas baixas tolerâncias.
A precisão de 0,1% da medição de tensão é compatível com a verificação detalhada de pequenas tensões de alimentação e suas baixas tolerâncias.
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Para analisar as pequenas tensões de alimentação e as estreitas janelas de tolerância de FPGAs ou CPUs, o dispositivo de medição precisa de certa sensibilidade e precisão. O R&S®RT-ZVC tem uma excelente precisão de 0,1% para medições de tensão e 0,2% para medições de corrente, valores mais que 10 vezes maiores que os dos canais padrão de osciloscópio.

Resumo

O R&S®RT-ZVC é uma sonda de potência multicanais ideal para a visualização objetiva das sequências de inicialização e desligamento das tensões de alimentação de FPGAs e CPUs. Ele é compatível com medições simples de atraso, oscilação, ruído e tempo de aceleração em canais individuais para verificar a precisão e a exatidão do processo de sequenciamento de potência.