FPGA各电源定义:VCCINT、VCCIO、VCCAUX

fpga的电源主要由核电vccint,block ram供电vccbram,辅助电压vccaux和vccaux_io,io电压vccio,高速gtx接口电压vmgtavcc,vmgtavtt,vmgtvccaux,vmgtavttrcal等电压组成。
各电源定义
vccint
vccint是fpga芯片的内核电压,是用来给fpga内部的逻辑门和触发器上的电压。即芯片的晶体管开关是有核心电压提供。当内部逻辑工作时钟速率越高,使用逻辑资源越多,则核心电压供电电流会更大,可高达几安,此时芯片必然会发烫,需要散热装置辅助散热。该电压随着fpga的发展从5v、3.3v、2.5v、1.8v、1.5v变的越来越低。核心电压是固定的。(根据所用fpga的模式来确定)。
电源应选择输出电流大于器件最大要求电流的dcdc供电,原则上dcdc的开关频率越高需要的功率电感和滤波电容体积就越小,根据板级实际情况选择开关频率。
vccio
vccio(有些地方也记为vcco)是用于fpga驱动io模块(同io引脚)的电压。该电压应该与其它连接到fpga上的器件的电压匹配,因为fpga经常要与多种不同电平接口的芯片通信,所以都会支持非常多的电平标准,这也是它的灵活性表现。fpga为了能和多种不同的电平标准接口芯片通信,vccio通常以bank为界,相互之间是独立的,即一个bank块只能存在一种io电压。一颗fpga芯片具有多个bank块,每个bnak可以与一种电平接口芯片通信,如bank34与3.3v的mcu通信,bank35与2.5v的ddr芯片通信。需要注意的vcco里面分为hr bank电压和hp bank电压,其中hr bank电压一般为3.3v设计,但是遇到网络接口时一般设计为2.5v;hp为高速bank,常常用于ddr设计,电压为1.5v
*fpga通常需要两个电压才能运行:一个是“内核电压”,另一个是“io电压”。每个电压通过独立的电源引脚来提供。实际上,fpga器件本身是允许vccint和vccio相同的(比如vccint和vccio两种引脚可以被连接在一起)。但是fpga设计是面向低电压内核和高电压io的,所以两种电压一般是不相同的。‘
*需要注意的是内核电压和io电压的上电顺序,一般是要求前者先上电,因此在电源电路设计的时候需要进行时序控制。
vccaux
fpga并非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、高档点的fpga还有高速串并转换器serdes、温度监控器件等这些模拟器件,这些模拟器件对电源噪声要求很高,所以需要一个独立稳定的电源进行供电。vccaux就是为这些模拟器件提供电压,另外vccaux还可以给部分io供电,像jtag等。
vccaux_io
vccaux_io是相对于地的辅助电源电压(驱动器前电压)。在xilinx的fpga芯片中, vccaux_io是一个独立的轨道,为高性能库中的i / o电路供电。vccaux_io必须设置为2.0v才能实现更高的数据速率,并且可以设置为1.8v以降低数据速率(电压的选择取决于目标存储器接口频率)。
vccbram
内部block ram的供电电压。其不损坏fpga器件的范围为-0.5v~1.1v。对于-2和-1的spartan7系列,正常工作电压为0.95v~1.05v,推荐工作电压为1.00v。对于 -1l的spartan7系列,正常工作电压为0.92v~0.98v,推荐工作电压为0.95v。
vmgtavcc
gtp收发器核心电压。其不损坏fpga器件的范围为-0.5v~1.1v。正常工作电压为0.97v~1.03v。推荐工作电压为1.00v。(xilinx的fpga芯片)
vmgtavtt
gtp收发器终端匹配电压。其不损坏fpga器件的范围为-0.5v~1.32v。正常工作电压为1.17v~1.23v。推荐工作电压为1.20v。(xilinx的fpga芯片)
*gtp收发器的上电顺序为vccint、vmgtavcc、vmgtavtt或者vmgtavcc、vccint、vmgtavtt。断电顺序正好相反。
各电压上电顺序要求,具体如下:
(1)vccint → vccbram → vccaux → vccaux_io → vcco ;
(2)vmgtavcc → vmgtavtt → vmgtavttrcal → vmgtvccaux。


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