FPGA, CPU, DSP의 파워 시퀀싱 검증

목표

FPGA, CPU와 같은 복잡한 전자 부품들을 가동할 때에는 여러 공급 전압을 특정한 순서와 특정한 지연 또는 증강(Ramp-up) 시간에 따라 적용해야 합니다. 가동을 시작할 때에는 전류 유입을 최소화하고 I/O가 고임피던스 상태가 되도록 해야 합니다.

가동을 정지(Power-down)하는 시퀀스는 일반적으로 가동 시작 시퀀스를 반대로 하는 것이 좋습니다. 이러한 시퀀스를 따르지 않을 경우 전류가 지정된 한도를 초과해 구성요소가 오작동하거나 손상될 수 있습니다. 회로 설계 중에는 가동 및 종료 중 여러 전압과 전력 오류의 특성을 확인 및 분석하는 것이 중요합니다.

Texas Instruments Incorporated의 TMS320C6652/4 DSP의 다양한 공급 전압(왼쪽에 표시) Power-up 시퀀스 예

로데슈바르즈 솔루션

R&S®RT-ZVC는 매우 넓은 Dynamic Range로 최대 4개의 전압 및 4개의 전류 채널을 제공하는 멀티 채널 오실로스코프입니다. 각 채널에는 5 Msample/s과 1 MHz 대역폭에 18비트 분해능의 ADC가 있습니다. 4채널 R&S®RTE1000 또는 R&S®RTO2000 오실로스코프에서 최대 2대의 R&S®RT-ZVC 프로브를 지원하여 최대 20개 전압을 동시에 분석할 수 있습니다. 이 구성에서는 전류 채널을 외부 션트 모드의 고감도 전압계로 작동해야 합니다.

고급 분석 기능

FPGA 및 CPU의 power-up 및 power-down 시퀀스를 검증하려면 공급 전압의 가동 및 종료 동작의 특성을 분석해야 합니다. 특히 특정 요구사항을 충족해야 하는 몇 가지 전압 속성이 있습니다.

• Power-on/Power-down 지연: 특정 기기에 따라 몇 나노초에서 몇 밀리초에 이르는 특정 시간 지연으로 다른 공급 전압을 적용해야 합니다
• 특정 전압 증강 시간: FPGA, CPU, DSP의 전압 공급 수준은 1 V ~ 5 V로 각각 다릅니다. 또한 각 전압은 몇 마이크로초에서 몇 밀리초까지 권장되는 최소 및 최대 증강 시간이 있습니다. 따라서 권장 슬루율(Slew Rate)은 몇 V/μs에서 몇 V/ms까지입니다
• 공급 전압 간 차이: 증강 (위 참조) 중에는 특정 전압 간 차이가 정의된 값을 초과하지 않아야 합니다

R&S®RTE1000 및 R&S®RTO2000 Oscilloscope는 필요한 파워 시퀀싱 매개변수를 검증하는 데 강력한 도구입니다. 오실로스코프의 통합 측정 및 math 기능을 사용하여 특정 전압 특성을 분석할 수 있습니다.

• 커서를 사용하여 다른 채널 간 지연과 같은 여러 매개변수를 수동으로 분석할 수 있습니다
• 자동 측정 기능을 사용하면 채널 간 지연, 개별 전압의 상승 시간과 같은 속성을 직관적으로 확인할 수 있습니다. 또한 R&S®RT-ZVC의 샘플링 레이트 5 Msample/s는 밀리초당 몇 볼트의 일반 슬루율을 측정하는 데 충분합니다.
• 오실로스코프의 개별 채널 간 math 기능으로 필요한 전압 차를 검증할 수 있습니다

뛰어난 정확도로 작은 공급 전압 허용 오차

파워 시퀀싱 이외에도, 안정적이고 클린한 파워 레일 전압은 거의 모든 전자기기 설계에서 적절한 성능을 제공하는 기초입니다. 일반적으로 파워 레일 전압과 허용오차 범위가 감소하면서 전력 소비가 최소화되고 배터리 사용 시간이 개선됩니다.

FPGA 또는 CPU의 작은 공급 전압과 허용오차 범위를 분석하려면 측정 기기에 특정 감도와 정확도가 필요합니다. R&S®RT-ZVC는 일반 오실로스코프 채널보다 10배 이상 더 뛰어난 0.1 % 및 0.2 %의 정확도로 전압 측정과 전류 측정을 수행합니다.

요약

R&S®RT-ZVC는 FPGA 및 CPU 공급 전압의 가동 및 종료를 직관적으로 시각화하는 데 적합한 멀티-채널 파워 프로브입니다. 이 프로브는 개별 채널에서 지연, 리플 노이즈, 증강 시간을 간단히 측정해 파워 시퀀싱 프로세스의 정확도를 검증합니다.