We present a method and results of measurements of FPGA (Field Programmable Gate Array) selected timing parameters crucial in many timing sensitive applications such as precise time and frequency metrology. Two main parameters, i.e. the delay and its jitter, were evaluated for look-up-tables (delay 740 ps/jitter 1.33 ps), IO buffers (na/0.45 ps) and carry-chain multiplexers (28ps/0.153 ps) integrated in a programmable device Spartan-6 (Xilinx) which is one of most popular FPGA chips on the market now. Measurements were performed with the use of fast real-time sampling oscilloscope.
Temperaturowa stabilność czasu propagacji elementów elektronicznych wpływa na dokładność precyzyjnych przyrządów pomiarowych, szczególnie wykorzystywanych w metrologii czasu i częstotliwości. Czas propagacji cyfrowych elementów elektronicznych zależy od wielu czynników, takich jak temperatura i napięcie zasilania. Wpływ temperatury i napięcia zasilania na czas propagacji występuje we wszystkich rodzajach układów cyfrowych (m.in. CMOS, HCMOS), w tym w rekonfigurowanych układach cyfrowych. W celu utrzymania stałej wartości czasów propagacji kompensowanych układów, na podstawie przeprowadzonych pomiarów wyprowadzono liniowe równanie kompensacyjne określające wartość napięcia zasilającego w zależności od temperatury. Opracowano i zbadano układ kompensujący, który ponad 10-krotnie zwiększa stabilność czasu propagacji w porównaniu do układu o stałym napięciu zasilającym.
EN
The temperature stability of the propagation time of electronic components influence the accuracy of precision measuring instruments, especially used in the time and frequency metrology. The propagation time of electronic components is dependent on many factors such as operating temperature and supply voltage. Influence of temperature and supply voltage on the propagation time apply to the all digital ICs (for example CMOS, HCMOS) including programmable logic devices. In aim to the propagation time stabilization the compensatory equation was defined after execution of measurements of propagation time of basic logical CMOS gates and CPLD structures dependence from temperature and supply voltage. Have been developed and tested a compensation circuit which increases the propagation time stability more than 10 times in comparison with a circuit with constant power supply.
Celem prac badawczych przedstawionych w tej pracy jest wyznaczenie analitycznych zależności opisujących wpływ temperatury oraz napięcia zasilającego na czas propagacji cyfrowych układów logicznych oraz określenie relacji pomiędzy tymi zależnościami. W artykule zaprezentowano pomiary zmian czasu propagacji wybranych bramek logicznych w funkcji temperatury i w funkcji napięcia zasilającego. Przedstawiono wyniki pomiarów zmian czasu propagacji badanych układów w funkcji temperatury przy regulacji napięcia zasilającego wg wyznaczonych równań kompensacyjnych.
EN
The main purpose of the research work presented in this paper is to determine an analytical dependence describing the influence of temperature and supply voltage on the propagation time of gates, and to define the relations between those dependences. The article presents the measurements of changes in propagation times of logical gates in the function of temperature as well as in the function of supply voltage. The results of measurements of propagation time changes of tested integrated circuits in a function of temperature during adjustment the supply voltage by determined compensation equations are presented.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.