FPGA供电电压VCC VCCX VCCIO

1. FPGA供电电压

一颗FPGA芯片通常需要多个电压,例如Xilinx的新一代的A7、K7、V7等系列的芯片,可以多达6个电压,分别是3.3V、2.5V、1.8V、1.5V、1.2V、1.0V。

对于FPGA,其电压类型通常是以下3种:

(1)核心电压Vccint,该电压一般较低,目前常用的是1.2V。核心电压用于给FPGA的内部各种逻辑供电,即芯片的晶体管开关是有核心电压提供。当内部逻辑工作时钟速率越高,使用逻辑资源越多,则核心电压供电电流会更大,可高达几安,此时芯片必然会发烫,需要散热装置辅助散热。另外,核心电压Vccint并非一定是1.2V,该电压随着FPGA工艺的发展从5V、3.3V、2.5V、1.5V、1.2V逐步变小,具体数值需查找对应的芯片数据手册。

(2)IO电压Vccio,该电压顾名思义,就是驱动IO管脚的电压。因为FPGA经常要与多种不同电平接口的芯片通信,所以都会支持非常多的电平标准,这也是它的灵活性表现。FPGA为了能和多种不同的电平标准接口芯片通信,Vccio通常以Bank为界,相互之间是独立的,即一个Bank块只能存在一种IO电压。一颗FPGA芯片具有多个Bank块,每个Bnak可以与一种电平接口芯片通信,如Bank34与3.3V的MCU通信,Bank35与2.5V的DDR芯片通信。

(3)辅助电压Vccaux,FPGA并非一个单纯的数字逻辑芯片,内部也带有一些模拟组件,比如Xilinx的DCM数字时钟管理组件、高档点的FPGA还有高速串并转换器serdes、温度监控器件等这些模拟器件,这些模拟器件对电源噪声要求很高,所以需要一个独立稳定的电源进行供电。Vccaux就是为这些模拟器件提供电压,另外Vccaux还可以给部分IO供电,像JTAG等,具体需要参考对应的数据手册。

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