刚哥专栏--FPGA技术--电源01

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刚哥专栏004.电源（1）

一块新FPGA板子，刚刚焊好，进行调试。

上电，电源指示正常。万用表测试几个电源电压，正常。准备加载FPGA程序，JTAG链扫描正常，加载…

问题来了，每次加载到最后都报告失败。

核查原理图，正确。反复试，问题依旧。换下载电缆试，问题依旧。再核查原理图，依旧正确。

莫非JTAG信号质量不好？

用示波器看JTAG几个信号的波形，感觉波形过冲比较大。

请硬件工程师在每个JTAG信号上串联一个100欧姆的电阻，然后再引出线接下载电缆。

信号波形确实改善了很多，可是问题还是——依旧。

换了几块同样的板子，现象相同，问题依旧。

黔驴技穷！

“是不是这批芯片有问题？”有人质疑道。

“赶紧找供应商，确认一下芯片质量。”项目组长道，他办事雷厉风行，马上去找采购。

供应商那边反馈说芯片质量绝对没问题，他们保证是原装正品。最后协调下来，他们答应马上再调几片其它批次的芯片，我们再焊几块板子试试。

晚上和大嘴兄聊起，他教训我道：“怎么这么着急换芯片呢？据我多年经验，设计出问题，绝大多数是自己问题，只有到最后真正山穷水尽、无路可走才能怀疑芯片。你这是主观不努力，客观找原因。”

我对他这种武断的态度很不爽，道：“我们能做的都做了，确实已山穷水尽。”

他思索了一下，道：“能做的都做了！或许是的。可是，如果做的方法有问题，反而会诱导你走向错误的方向，还不如没做！FPGA要能正常配置，要求条件不多，电源、地、配置管脚、配置信号。嗯——你们电源是怎么测的？”

“万用表测的呗，都正常。”我答道。

他点点头，道：“问题可能就在这里！万用表只能定性地看看电压，要看电源质量，至少得用示波器。而且测试方法也很重要。要想准确，需要在靠近芯片电源脚最近的地方测，同时，探头地线也要接在芯片最近的地方，并且探头的地线要尽量短，避免测试环路太大，耦合噪声。”

“这么多讲究？”我感觉自己确实比较无知，又问道：“那怎么衡量电源好不好呢？”

“看电压波形，要在示波器多个频率档位进行观察，主要看纹波大小，捕捉大的毛刺。如果真要好好分析还需要用频谱仪。不过，你们现在的问题还不需要。”

第二天，换芯片的板子还没回来，闲来无事，按大嘴兄所说，对FPGA电源重新测试，果真，核电压和辅助电压都有很大纹波，峰峰值幅度已达到额定电压的30%以上，远远超过了电压额定范围的+/-5%。

找硬件工程师，他说这块板子的开关电源是第一次用，没有经验。

下午，硬件工程师终于解决了电源的问题，有个电容容值不合理，更重要的是一个电感，没有使用那种比较大的看得见线圈的电感，而是用了0805封装的电感。改过后，纹波改善非常大，完全符合指标要求。

连接下载电缆，下载，问题——解决！排除了芯片质量的问题。

继续调试。

一波刚平，一波又起！

FPGA设计分两个主要模块，两个模块间基本没有关系，并且之前都分别验证使用过。先调试一个模块，功能正常。再把另一个模块加上，发现两个模块功能都不正常。如果单独加载第二个模块，把第一个模块去掉，第二个模块功能也正常。

两个模块互相干扰？

两个模块都加上，静态时序分析并没有报错。两个模块外部电路距离不近，也不是敏感电路，硬件上绝对不会互相干扰。

一波未平，一波又起！

这个问题还没有什么眉目，又出现一个非常严重的问题。把两个模块同时加上后，FPGA工作5、6分钟，就不干活了，所有输出都没了。

这时FPGA非常烫，手都不敢放上去。再过一会儿，FPGA温度会慢慢降下来，可还是不工作，只有重新下载才管用，但过5、6分钟就又不行了。

温度太高，是超出FPGA指标要求了吗？拿红外温度计测了一下，芯片最热时也不过70多度，芯片工作温度范围最高是85度，应该还不至于让FPGA休克。

为什么呢？

转自：微信公众号： FPGA那点事儿

alienwarexie

电流过大