在规划可编程门阵列（FPGA）电路时，有必要极点注重电源问题，然后使终究产品能在一切或许的条件下无缺点作业并处于最优状况。FPGA 电路电源有两项需考虑的问题： FPGA 电路上电要求和电路功耗剖析。这篇文章针对这两方面的要求，评论您或许遇到的问题，以及处理方案。
现在FPGA电路规划所面对的问题
FPGA电路一般需求多路电源输入。为优化开机时的电流拖曳，避免锁死和永久性的电路损坏，一起也为了避免开机接通时的毛刺搅扰和下降开机接通的功耗，这些电源输入有必要具有准确的上电序列以及正确的电压改变率。怎么完结杂乱多路供电的准确操控是FPGA电路规划验证进程中的难点。此外，跟着项意图开展，FPGA电路规划目标一般会发生改变，灵敏简略的上电参数调整方法也是工程师在进行前期电路规划时所需求的。
在产品规划进程中，还需求测验各种作业条件下的FPGA电路功耗，捕获大电流尖峰的准确概括，并带有时戳，以确认尖峰呈现的时刻，然后确认规划有必要供给的最大电源功耗。或许还需求为电源资源有限的产品（如电池供电设备）进行进一步功耗优化规划。
实例： 为 Xilinx Spartan-3 FPGA 设置上电规矩并进行功耗剖析
以Spartan-3系列FPGA为例，该FPGA电路需求四路供电，包含VCCINT（内核电源），VCCAUX（辅佐电源），VCCO（I/O电源）和VINTF（接口电源）。其间VINTF用于为装备器材如NOR Flash PROM 或微控器供电的供电。为正确装备 FPGA，要在FPGA上电前 1毫秒敞开，这一上电距离确保了装备器材已完结上电，并预备好向FPGA发送来自存储器的装备。其他三路供电时序没有严格要求，但假如VCCINT 在 VCCAUX 之前，或与其一起上电，FPGA将耗费过多的内核电流。这一过度的电流拖曳将更快下降电池寿数，并导致担任功率分配的规划人员挑选更大功率的调整器。
为验证不同上电时序对FPGA电路耗费电流的影响，运用安捷伦 N6705A直流功耗剖析仪按图1所示与FPGA电路进行衔接。
图1 运用多路电源为FPGA电路供电时的衔接和设置
首要依照 图2 所示，为FPGA电路设置上电时序，VINTF 最早翻开输出，VCCINT 在VCCO 之前1毫秒翻开供电：
图2 N6705A上电序列设置屏
在此供电情况下，能够看到内核电源耗费的电流 ICCINT 在上电进程中发生一个显着的脉冲尖峰，如图3 所示：
图3 内核电源VCCINT在上电进程中所耗费的电流波形ICCINT
按图4 所示从头改变上电时序，使VCCINT上电输出滞后于VCCAUX 1毫秒，此刻能够看到ICCINT 电流波形中脉冲尖峰现已消失。
图4 调整上电时序后，ICCINT 的电流波形
相同，为完结VCCINT 和VCCO 的上电斜率要求，并验证在规则的上电斜率规模内FPGA电路的作业情况，能够运用N6705A依照 图5 所示别离设置各路供电的上电斜率。
图5 供电电路电压斜率的设置
为确保成功上电，FPGA电路的电源电压有必要经过各自的电压阈值规模，而且不能有电压下跌。图6 显现电源接通时具有正确上电序列和上升斜率的各路供电输出。每一路电压都平稳上升，而且没有下跌和其它不稳定行为。这说明在当时的供电条件下，FPGA电路能够正常作业。
图6 依照设定的上电序列和斜率进行供电的电压波形
对FPGA电路的接连功耗剖析，能够经过高速收集各路供电的电流值来完结。接连高速收集能够确保捕捉到的一切的电流脉冲细节，但数据量也会急剧增大。为确保收集速度一起减小数据量，能够经过设定采样周期的方法，在每个周期内，对高速采样到的电流成果核算平均值和最大/最小值。整个进程有必要确保接连收集，不会有电流数据丢掉。一起还需求保存每个数据点所对应的时刻信息，以便过后对大电流脉冲发生原因进行剖析。这儿相同能够运用N6705A对多达四路供电进行长时刻数据收集。其采样成果如 图7 所示：
图7 N6705A对ICCINT、ICCAUX和ICCO电流接连收集30秒的成果
定论
在应对FPGA电路电源规划部分的相关问题时，供电验证和耗电剖析往往是工程师所面对的最大应战。规划师需求在FPGA答应规模内经过精调上电序列和改变斜率优化开机功耗，并验证耗费电流的改变。为能够快速准确调整供电设置，并实时丈量耗费电流值，运用带有多路供电丈量功用的高性能电源是最理想的挑选。安捷伦N6705A直流功耗剖析仪能够协助工程师处理FPGA电路规划验证进程中所遇到的供电相关问题，协助节省时刻，人力和资金本钱，快速到达规划意图。
