Добрый вечер!
1) Как рассчитать какой максимальный ток нужен ножки ПЛИС, чтобы фронты были нормальные и без помех?
2) Как рассчитывать если ни одна микросхема висит, а несколько?
3) Как рассчитывать если есть подтягивающий резистр на питание или на землю?

Правильно ли я понимаю что от микросхемы нам нужно емкость входных ножек, для примера возьмем из datasheeta флешки?

Я бы посоветовал воспользоваться чем-нибудь типа HyperLynx (PCB Analysis and verification tool от Mentor Graphics).
Для начала IBIS моделей (передатчика и приёмника) вполне должно хватить.

Спасибо. Знаком с данной программой, но к сожалению нету средств для использования её в каждой непонятной ситуацией.
Думал может есть какие нибудь расчеты для быстрого получения результатов.

Сообщение отредактировал mrjoun - Aug 28 2018, 16:28

Максимальный ток ножки задаётся в проекте плис. Ёмкость известна. Время её заряда считается t=CU/I.
Чем не примерный расчёт. Плюс можно добавить ёмкость монтажа. Ёмкость самого пина ПЛИС.

Про нормальные написал выше. Про помехи не очень понятно как ток ножек связан с помехами....
Сложить ёмкости.Смотря чем управялем. Если открытым коллектором то обычная RC цепь. Если активным выводом то по сути подтяжка ни на что не влияет при разумных величинах подтяжки.
Если не секрет что за задача стоит? Что такое разрабатывается что встаёт вопрос не согласования линий и пр... а нагрузочная способность выходов?

За последние лет 20 я не помню чтобы приходилось считать нагрузочную способность выходов плис. Ещё у жёсткой логики помню были такие развлечения. А сейчас это накой?

Есть желание подцепить к ПЛИС десяток другой флешей в параллель?

Фронты нормальные и без помех - это имеется в виду без колебаний, способных вызвать ложные переключения?
Думается, в данном случае использование согласованных линий не подходит. Делать связи покороче, нормальную возвратную землю, подавить колебания могут помочь последовательные резисторы на несколько десятков Ом.

Разводите плату, суете осциллограф и выбираете ток и резисторы по ходу тестов.

Сообщение отредактировал twix - Aug 29 2018, 10:58

Я только немного добавлю.
В ПЛИС можно задать "скорость наростания" и "силу тока" для конкретного вывода. Но при этом есть ограничение на число одновременно переключаемых выходов в зависимости от выбранного тока. При 24 мА число выводов невелико, при 2 мА на порядок больше.
Как выбрать "силу тока"? Естественно, чем меньше ток, тем дольше заряжается емкость нагрузки. Но!!! Все дело в самой нагрузке. Если у нее тактовая 1 Мгц, то для нее фронты в 0,1 от длительности клока вполе возможно будут приемлемы. А вот если внутренняя тактовая 100 Мгц, как у ПЛИС, то для такой нагрузки медленный фронт импульса - будет восприниматься как пологая пила... Потому как на фронт еще наложатся колебания от отражений, наводок, помех и т.д.
В любом случае, Вы можете в реальном железе оценить фронты и потом изменить настройки проекта, либо чтобы улучшить фронты, либо наоборот завалить фронты, но уменьшить потребление и помехи от переключения.

Спасибо, плата уже готова, все корпуса BGA, резисторов нет. Не подлезть.

Есть. Только я в реальной жизни ни разу на это ограничение не наступал. При этом в большинстве случаев кристаллы по IO заняты на 100%

Ведь ограничение как я понимаю срабатывает когда все линии нагружены именно на этот ток а постоянку. А это в КМОП схемах скорее редкость. Соответственно максимум на что можно наткнуться это на затягивание фронтов.

Вы ошибаетесь. Ваше счастье, что не попадались проекты, где количество SSO превышает лимиты.
Начинается жесть с питанием и рандомными сбоями. И самое главное, причина совсем не очевидна.

Удачи.

Самое критичное место в цифровых схемах - это момент смены состояния выхода. Обусловлено тем, что за малое время переключения выхода (до наносекнд и менее) необходимо перезарядить линию и входные ёмкость подключенных к ней элементов (в сумме до сотен пикофарад и более). Таким образом из школьной формулы можно оценить, что при фронте в 1 В/нс для перезарядки ёмкости в 100 пф требуется ( [Ф] = [Кл]·[1/В] = [А]·[с]·[1/В] -> [Ф]·[В] = [А]·[с] -> [А] = [Ф]·[В]/[с] ) 0,1А импульсного тока.


И всё бы ничего, но десяток таких ног создаёт на оммическом и индуктивном сопротивлении выводов питания м/с напряжения, достаточные для сбоя цифровой схемы. Оттого и ограничения...

Я про это же и говорю что мне сложно представить проект где нужно шевелить большущим количеством полновольтовых выходов на огромной частоте и с большими ёмкостями. Т.е. там где нужны большие скорости там LVDS где скорости не нужны можно ставить полновольтовые выходы но раз скорость не важна то можно ограничить ток.

Если не секрет а что за проект был?

Кажется, может быть достаточно широкошинного ОЗУ, например использования ПЛИС в качестве некоего моста или коммутатора потоков данных.

Дело в том, что там, где нужны действительно большие скорости и огромная пропускная способность, часто применяется не LVDS, а SSTL/HSTL: в таком случае количество I/O на один IO-Bank возрастает практически в 2 раза (по сравнению с LVDS) - и в этом случае очень легко поиметь проблемы с SSO.

Сейчас, конечно, в современных ПЛИС хорошо развились SerDes'ы (MGT) - и частенько для высокоскоростных обменов они подходят лучше, а вот лет 5-7 назад с MGT была тоска полная.
Да и в современных DDR’ах пока ещё используют SSTL, а не MGT (Про Hybrid Memory Cube знаю... даже как-то обсуждал с представителями Micron его сильные и слабые стороны по сравнению с DDR, естественно, применительно к ПЛИС).