Forum: FPGA, VHDL & Co. Detaillierte Leistungsbetrachtung bei IOs


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von Xilinx-Benutzer (Gast)


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Es ist kein reines FPGA-Thema, aber Ich schreibe es dennoch in den 
Bereich der digitalen Bausteine:

Ich möchte verschiedenen Leistungseinheiten schalten und die 
Treiberstufen symmetrisch ansteuern. Dazu haben wir bereits eine 
Ansteuerschaltung, die Ich verwenden darf, welche aber am Eingang 
einigermäßen niederohmig ist und auch eine gewisse kapazitive Last hat. 
Zudem ist eine Drossel zu treiben.

Was können diesbezüglich die FPGA-Ausgänge, bzw was kann Ich da 
annehmen?
Welche Induktivität / Kapazität kann da angehängt werden?
Ich erwarte beim Schalten deutlich höhere Verluste, als beim statischen 
Stroms, der momentan auch immerhin schon bei 20mA liegt.

Wie könnte Ich das überschlägig / genau berechnen?

Spannungsabfall am Ausgang gegen rails hatte Ich jetzt mit 0,3V ... 0,5V 
für Strom und Innenwiderstand mit 30Ohm bis 50Ohm bei Wärme (oder 
weniger?) und Schaltzeiten wären so 1ns/V, also 3 ns.

Mir geht es darum, ob Ích die Taktfrequenz schaffe oder noch einen 
Vortreiber brauche, was schlecht wäre, weil das sehr symmetrisch sein 
mus.

von Duke Scarring (Gast)


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Xilinx-Benutzer schrieb:
> Was können diesbezüglich die FPGA-Ausgänge, bzw was kann Ich da
> annehmen?
Üblicherweise können die weniger als ein Arduino/AVR. Wenn mehrere 
Ausgänge Lasten größer als 10 mA treiben sollen, würde ich die 
Datenblätter genau studieren.


> Mir geht es darum, ob Ích die Taktfrequenz schaffe oder noch einen
> Vortreiber brauche, was schlecht wäre, weil das sehr symmetrisch sein
> mus.
Die Taktfrequenz solltest Du mit aktuellen Bauteilen schaffen, aber ohne 
Vortreiber würde ich keine Last anschließen, die explizit kapazitiv oder 
induktiv ist.

Immerhin könntest Du Deinen Vortreiber so entwerfen, das er mit 
differentiellen Eingängen arbeitet (z.B. LVDS). Das dürfte die 
Rückwirkung auf andere Ausgänge enorm reduzieren (Stichwort: ground 
bounce).

Duke

von ElKo (Gast)


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Xilinx-Benutzer schrieb:
> Was können diesbezüglich die FPGA-Ausgänge, bzw was kann Ich da
> annehmen?
Das sollte im Datenblatt stehen. Wenn nicht, Finger weg von dem FPGA. Du 
könntest noch ganz andere Probleme bekommen.

Xilinx-Benutzer schrieb:
> Welche Induktivität / Kapazität kann da angehängt werden?
Auch das sollte im Datenblatt stehen, als Max. Current für x ns oder so 
ähnlich. Dein C oder L wird über ein R angeschlossen, und wenn es nur 
der Leitungswiderstand ist. Damit kannst du den max. Spitzenstrom 
bestimmen und gegen das Datenblatt prüfen.

20 mA Dauerstrom + Schaltspitzen sind für IO Pins sehr viel, bei FPGAs 
vermutlich schon zu viel.

Ein mögliches Stichwort zum recherchieren: Gate-Treiber (für schnelles 
Schalten kapazitiver Last)

Xilinx-Benutzer schrieb:
> Wie könnte Ich das überschlägig / genau berechnen?
https://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied
https://de.wikipedia.org/wiki/Impulsantwort
https://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante

von Strubi (Gast)


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Moin,

3ns sind ganz schön knackig. Und dann noch eine Drossel? Ohne Treiber 
geht da wohl eh nix, sonst heizt Dir die Drossel einen leckeren 
Rückwärtsstrom in den Output. Was willst du denn da machen? Laserdioden 
takten?

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