最近在使用FPGA与DSP,在设计其硬件和编写程序时,遇到了其供电电压有多个的问题,网上经验参考和自己的理解如下:
1. DSP为什么有两个电源,分别给什么供电?
DSP28335需要有3.3V和1.8V两种电源供电,内核供电1.8V,系统供电3.3V。因为DSP对于功耗有着严格的要求,对实时性、处理数据的速度都要求高,故其特点就是运算速度快、功耗低。其中时钟核心电压为1.8V,IO电压为3.3V,flash编程电压3.3V。另外,板子上有多个电源引脚,是因为系统集成复杂,单线供电能力有限,如果多个模块都需要供电,要么增加“导线宽度”,要么多画几条供电线路。
2. FPGA供电问题?
FPGA的供电有多种,如上图所示,其中VCCIO可以分别配置8个BANK的IO电压,电压值根据IO连接的外设而定。
Vccint 核心工作电压,一般电压都很低,目前常用的FPGA都在1.2V左右。为FPGA的内部各种逻辑供电,电流从几百毫安到几安不等,具体取决于内部逻辑的工作时钟速率以及所占用的逻辑资源。对于这个电源来说,负载时一个高度容性阻抗,对电源的瞬态响应要求很高,而且由于驱动电压低工作电流大,对PCB的布线电阻非常敏感,需要特别注意走线宽度,尽可能减少布线电阻带来的损耗。
Vcco I/O驱动电源,FPGA经常要与多种不同电平接口的芯片通信,所以通常都会支持非常多的电平标准。Vcco就是为FPGA的I/O驱动逻辑供电。不同的电平标准需要不同的I/O电压来对应,具体可以参见FPGA的相关芯片手册,比如Xilinx Spartan6系列,就应该查询Xilinx官方文档,编号ds162.pdf,在page7 table7 Recommended Operating Conditions for User I/Os Using Single-Ended Standards有详细说明。另外FPGA为了同时能和多种不同的电平标准接口芯片通信,Vcco通常以BANK为界,互相之间相互独立,也就是说在一颗FPGA芯片上同时存在几种不同的I/O电压。当然同一个BANK只能存在1种I/O电压。
Vccaux 辅助电源,FPGA并不是一个单纯的数字逻辑芯片,内部也带有一些模拟组件,比如Xilinx的DCM数字时钟管理组件,这些模拟类的组件对电源的电源抑制比(PSRR)也就是电源噪声,或者说电源纹波非常敏感,所以通常会用一个独立的供电电源。这个电源的电流需求一般都不大,但对电源的噪声容忍度很低。所以应该尽可能的提高其电源纯净度。比如不直接用开关电源供电,先使用LDO稳压后再供给Vccaux。另外Vccaux还给部分的I/O供电,比如功能选择引脚,JTAG等,具体还得参考芯片手册的电源相关说明.
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