引言

具 FPGA、微处理器 (µP)、ASIC 和 DSP 的电路板有多种电源轨，范围从低于 1V 的负载点 (POL) 到 12V 中间总线，因此需要电压监察和以确保可靠、无差错的系统运行。随着芯片工艺技术尺寸变为数十纳米，不仅最低的 POL 输出电压 (通常为内核供电) 趋向低于 1V，而且处理器内核的准确度规格也变为更加严格的 3% 甚至好于这一数字。这种准确度规格使得对电源电压以及监视此类电源的电压监察器之容限要求就更加严格。

同时，电源轨的数量也已大幅增加，因为需要这些电源轨给 FPGA/µP/ASIC/DSP 内核和 I/O、内存、PLL 以及其他模拟电路供电，因此有 10 个甚至更多电压轨并非不常见。实际情况也常常是，直到设计阶段的后期甚至在电路板生产和安装完以后，才知道准确的电源电压值。要优化电源电压以降低电路板功耗，就需要基于每个电路板的性能，对电源电压进行定制化微调以及对监察门限进行相应调节。电压值也可能随 FPGA / µP / ASIC / DSP 的更改而变化。传统上，通过改变电阻分压器或设置跨接线来改变监察器门限，但是调节分辨率受限，而且调节过程缓慢复杂、耗费时间且易于出错。

为什么电压监察准确度很重要?

我们来考虑一个涉及电压监察器门限设定的例子。假设一个微处理器规定其内核电源输入电压为 (便于四舍五入) 1V ± 3%，这意味着，有效工作范围为 0.97V 至 1.03V。为了提高可靠性，用一个外部电压监察器来监视这个电源，而不是仅依靠µP 的内部加电复位。在理想化世界中，没有变化，欠压监察器门限准确地设定为 0.97V，这样一来，电源电压一降至低于 0.97V，就发出复位信号，如图 1 所示。而现实情况是，电压监察器是由模拟基准电压和比较器组成的，二者都有导致监察门限变化的容限范围。对于准确度为 ±1% 的 0.97V 监察器门限而言，该门限在 0.96V 至 0.98V 范围内变化。当门限处于低端 (0.96V) 时，电源可能超过µP 内核的有效电压范围，但监察器不会发出复位信号，从而导致µP 工作失常。为了纠正这个问题，标称监察器门限设定为比有效范围的 0.97V 这一端高 1%，即 0.98V。这么做的缺点是，电源电压低于 0.99V 时，就可能发出复位信号，因为监察器门限较高。因此，电源电压需要保持在高于 0.99V 或 1V - 1%，也就是监察器门限准确度侵蚀了电源电压工作范围。 大功率电感厂家 |大电流电感工厂