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在终进行设计变更、在另一种应用中重用设计、实施板裕量测试,以及在开发或现场运行期间动态优化系统功耗时,都需要基于默认的设定点调整或微调FPGA电源电压电平。在这种情况下,在电源反馈网络中采用多个不同电阻并联不是快或可行的解决方案。实现电压微调的一种方法是使用数模转换器(DAC)来驱动稳压器的反馈网络。
需要为微调程序编写软件代码,从模数转换器(ADC)获取电源电压测量数据,以计算正确的DAC代码,然后缓慢将DAC输出调节至计算出的数字码,逐步稳定提高电源电压,在不会产生毛刺或过冲的情况下达到目标电压电平。这种微调程序需要重复实施,以确保不会因为组件随时间或温度变化出现偏移,进而导致电源偏离目标电压。
监测FPGA电源电压、电流和故障条件,对于理解系统在不同场景下的健康状况和功耗至关重要,这是因为,FPGA是整个电子系统的核心。将这种理解和微调功能结合起来,可以避免为坏的情况设计电源,从而节省成本和功率。此外,潜在的系统故障可能表现为FPGA功耗异常,从而在电路板或系统发生故障之前让主机或人员及早发现问题。电压监测需要使用ADC,而电流监测还需要使用电平偏移电路将高电平电流检测电压转换为接地基准电压;例如,如图3所示,通过使用跨导放大器。
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