Стоит задача получить спектр тока(лучше спектральную плотность мощности) потребления микросхемой в 2-х различных динамических режимах работы и сравнить их. Склоняюсь к двум возможным вариантам: осциллограф+ффт или анализатор спектра, но не хватает знаний оценить требований к оборудованию(вопрос не в цене, а в возможности) и вариантах подключения(интересует вопросы согласования). Посоветуйте литературу и публикации на эту тему и если несложно выскажите ваши соображения. До этого вопросами измерения не занимался, поэтому извиняюсь за свои ошибки и неточности.
Схема цифровая, токи импульсные до 100mA, фронты сигналов ~ 200пс, частота работы схемы до 100МГц. Отличие мгновенных токов потребления в 2 режимах работы микросхемы от 10мкА(или большей, если с такой точность сравнить два спектра невозможно из-за шумов).
Спасибо.

Это для оценки надежности или для каких-то шпионских целей?
Динамические токи потребления рассматривались в качестве информативных параметров для оценки надежности КМОП ИС, научная группа была в МЛТИ (ЛесТех, Мытищи). Живет ли сейчас этот институт, не знаю, той научной группы скорее всего, нет.

Если другие дела, просьба учитывать, что большинство ИС требуют блокировок по питанию, которые существенно смажут вам картину тока. Наличие токоизмерительной цепи после блокировки может нарушить нормальную работу ИС.

Сообщение отредактировал V_G - Jun 7 2011, 07:45

>>Это для оценки надежности или для каких-то шпионских целей? «Не в бровь, а в глаз»
Интересны оба вопроса. Но изучается с целью защиты микросхемы от модификации, возможность определения изменения схемы на этапе изготовления.
>> большинство ИС требуют блокировок по питанию
немного не понял про блокировку питания, вы про возможные регуляторы напряжения в микросхеме?

Об этом сразу забудьте - только для очень грубой оценки огромных значений.

100mA/10uA - 80dB - очень крутой анализатор спектра потребуется, дабы в широкой полосе заметить даже отличия. От нескольких десятков тысяч евро и выше.

Да, это вообще отдельная песня согласование анализатора с непонятным источником выдающим 200ps фронты

zltigo and All
Я понимаю, что задача не простая и возможно я допускаю ошибку в своих размышления. В простом варианте задача сводится к тому как различить работу N цифровых ячеек от работы N+M. Единственный верный вариант это исследование их потребления. Вопрос можно ли это сделать на современном оборудовании? Вопрос цены не главный.
Update: или как доказать, оценочно, что таким способом это сделать невозможно

Для начала оцените КАК это должно сказаться на токе потребления и спектре оного. Когда будет ясно ЧТО надо поймать, тогда можно думать о ловушке.

Хорошо. Идея была такая. N логических ячеек имеют свой явный спектральный след. Они работают на частоте F и кратных ей. Если мы добавим еще M ячеек(последовательная или комбинационная схема), то это как минимум изменит соотношение между спектральными составляющими(дополнительное потребление на частоте F и кратных ей, мгновенные значения тока вырастут ~ на 100мкА). Получив эти спектры и доп. обработав(нужно как минимум нормирование) по разнице спектральных составляющих можно сделать вывод о наличии этих М ячеек. как-то так.

Блокировка по питанию - это конденсатор, заземляющий по ВЧ вывод питания любой микросхемы (цифровой последовательностной - особенно). Если вы отключите этот конденсатор, микросхема перестанет корректно работать. Как влияет конденсатор 0,1 мкФ на фронты 200 пс, посчитайте сами.
Сделать датчик тока, имеющий малое сопротивление по ВЧ (эквивалентное емкостному сопротивлению блокировки) - очень сурьезная задача.
Но ваши идеи по защите от модификации вполне могут дать нормальный результат и без высоких частот и без пикосекунд. Только нужны объемные экспериментальные работы. Помимо спектра тока потребления возможны и другие информативные параметры, дающие требуемый результат.
НИР, в общем. Но силами форума НИР не делается

V_G я вас понял. Но остается вопрос оценки такой возможности. У спектроанализатора(СА) есть такие параметры, как: уровень собственных шумов, негармонические искажения и гармонические искажения. Как я понимаю, они определяют минимальную мощность сигнала, которую можно определить. Мгновенный тока 1нА на 50 омной нагрузке дает 10*Log10(50*I^2/10e-3) -130dBm. Тут я наверное ошибся, так как нужно подставлять среднее значение тока(за какой промежуток времени? связан ли он с параметрами СА?) Чтобы зафиксировать это изменение на основной или кратной частоте, уровень собственных шумов должен быть ниже чем полученная величина?
При сравнении двух спектров, мне нужно определить отличие в их спектральных составляющих, какой параметр в спектроанализаторе на это влияет? Указан такой параметр, как погрешность измерения амплитуды, например +-1.5дБ. Означает ли это, что при изменении мощности спектральной составляющей на эту величину(вызванное изменением протекания тока через 50омный резистор) относительно прежнего значения я смогу это зафиксировать? Как учесть в таком случае гармонические искажения.
По поводу схемы измерения, возможно ли для согласования вставить 50омный резистор в цепь питания, и использовать обратную связь для управления источником питания? есть ли источники питания, которые позволяют это сделать?

Вы слышали как поёт дельта-сигма АЦП ?
Песня просто !
трели, переливы, свисты...
УНЧ на цифровое питание.
Лучший спектроанализатор - слух.

"...как различить работу N цифровых ячеек от работы N+M.." - А не думали подойти к этому вопросу со стороны времянок, не спектральный,
а временной анализ задержек ?

Сообщение отредактировал gyrotron - Jun 25 2011, 09:25

думал, так как это намного проще в плане измерений, но нужно учитывать разброс задержек при изготовлении. точность очень низкая, моделировал разброс у цепочки инверторов.