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        FPGA上同步開關噪聲的分析與解決方法介紹

        作者: 時間:2012-02-18 來源:網絡 收藏

        隨著PCB 疊層的增加,PCB 的引出過孔區域的長度會明顯的增加,例如對于22 層的PCB疊層,這個區域的長度大約3600um。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/149635.htm

          一般來說,建議電源層和地層位于接近器件的位置,這樣可以有效的減少引出過孔區域對電源和地的串行電感的貢獻。

          2. 信號對電源和地的比率

          如果過多的信號共享一個返回通路,隨著信號對電源和地的比率的減少,可以有效的減少互感性的串繞。

        信號對電源和地的比率

          3. 封裝和芯片中的去耦電容

          下圖顯示了電源網絡的頻域特性在不同電容作用下的仿真結果。初始的頻域仿真可以看到電源網絡阻抗在230Mhz 的頻點附近達到最大值。隨后的仿真顯示了ODC(On DieCapacitance)和OPD(On Package Decoupling)的效果。其中OPD 作用在低頻的范圍,ODC 作用在較高頻的范圍。

        電源網絡的頻域特性在不同電容作用下的仿真結果

          時域仿真顯示芯片內部電源的提高,這個結果也是符合實測的結果。

        時域仿真

          3. 封裝和芯片中的去耦電容

          下圖顯示了電源網絡的頻域特性在不同電容作用下的仿真結果。初始的頻域仿真可以看到電源網絡阻抗在230Mhz 的頻點附近達到最大值。隨后的仿真顯示了ODC(On DieCapacitance)和OPD(On Package Decoupling)的效果。其中OPD 作用在低頻的范圍,ODC 作用在較高頻的范圍。

        電源網絡的頻域特性在不同電容作用下的仿真結果

          時域仿真顯示芯片內部電源的提高,這個結果也是符合實測的結果。

        時域仿真

          可能的

          1.可編程的電流強度

          可以設置輸出管腳的驅動電流強度值, 使用較小的電流值,會相應的降低SSN 。這個要在保證信號完整性質量的情況的條件下使用。

          2.可編程的信號斜率

          Stratix IV的輸出驅動可以可編程的輸出斜率控制,這樣可以配置低的或者高速的性能。更快的斜率提供高速的翻轉滿足高性能的系統要求。慢的斜率有助于減少系統,但是增加了一定的上升沿和下降沿的延遲。每一個輸出管腳都有獨立的邊沿控制允許針對每一個輸出定制斜率。

          3. 可編程輸出延遲

          Stratix IV 器件在每一個單端輸出驅動器也支持輸出延遲。輸出延遲鏈獨立的控制每一個輸出驅動器的上升沿和下降沿延遲。可以將同一個時鐘沿翻轉的管腳分成幾組不同的延遲輸出,有助于減少切換噪聲。這個是在使用時序的余量來優化噪聲。

          4.合理的端接

          合理的端接有利于減少反射,從而減少串擾的影響。Stratix IV器件的動態串行和并行端接可以提供阻抗匹配和端接能力。片內端接提供了比片外端接更好的信號質量,減少了寄生參數,同時減少板的面積也降低了成本。

          5.軟地和軟電源

          另外,未用的輸入輸出管腳散布在翻轉的管腳之間,未用的管腳的狀態會影響整體的SSN性能。把這些未用的管腳在單板上連接到平面或者電源平面有助于減少SSN 噪聲。這種未用管腳的設計一般稱為軟地。


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