AR# 10835

FPGA-I/O - Virtex-5/Virtex-4/Spartan-3E の I/O は 5V 対応か。これより高い電圧で駆動できるか。

説明

キーワード Virtex-5, Virtex-4, Spartan-3, Spartan-3E, Virtex-II Pro, I/O, input, output, 5V, tolerant, 3.3V, Virtex-II Pro, Virtex-E, Virtex-II, 入力, 出力

ザイリンクス FPGA の I/O は 5V 対応ですか。Virtex-II の I/O を、I/O 規格の VIH より高い電圧で駆動できますか。

ソリューション

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Virtex-E、Virtex-II、Spartan-3、Spartan-3E、Virtex-II Pro、Virtex-4、および、Virtex-5 の I/O は、電流を制限する外部抵抗を追加しない限り、5V 対応ではありません。これらの FPGA I/O にはそれぞれ、クランプ ダイオードが 1 ペア含まれていて、各データシートに記載されているように、VCCO と GND に接続されています。

ただし、 LVCMOS/LVTTL I/O 規格では、抵抗を直列で使用して、クランプ ダイオードへの電流を制限できます。これは、Virtex-II の入力を駆動している電圧が規格の電圧より高い場合にのみに使用できる方法です。Virtex-II の出力または双方向信号には、使用できません。これは、VOH がほかのデバイスの仕様より低くなるためです。

次の条件下での計算例を示します。

- クランプ ダイオードのフォーワード バイアス電圧が 0.5V である。
- I/O ピンの GND および VCCO の制限以上または制限以下での駆動は、10mA に制限される。

Virtex-II で、デバイス X から LVCMOS33 入力を 5V で駆動する場合

- LVCMOS33 の最小 VCCO は 3.0V
- LVCMOS5 の最大 VOH は 5.25V

つまり、ダイオードのフォーワード バイアス電圧は 3.0 +0.5 = 3.5 またはそれ以上です。

- 最大電圧差は、5.25 - 3.5 = 1.75 V
- 電流を 10mA に制限するには、1.75/10mA = 175 オームの抵抗 (R) が必要

メモ :
1. 同時スイッチ出力 (SSO) ガイドラインに従ってください。 次のサイトから『Virtex-II Platform FPGA ユーザー ガイド』を参照してください。
http://japan.xilinx.com/support/documentation/virtex-ii_user_guides.htm
「デザインに関する注意事項」 -> 「シングルエンド SelectIO リソースの使用」 -> 「デザインに関する注意事項」の「同時一致に関するガイドライン」を参照してください。
出力電源とグランド ピンのペアに対して同時に切り替え可能な出力の最大数が表に記載されています。

2. 最小 VCCO 値は、ワースト ケースのものです。

3. VCCO を常に安定した、適正にバイパスされたものに維持してください。

4. シグナル インテグリティを向上するため、抵抗をドライバの近くに配置してください。

5. IBIS シミュレーションを実行し、結果を検証してください。

6. クランプ ダイオードは、プログラムの前後またはコンフィギュレーション中であるかにかかわらず、常に存在し、Virtex-II がプログラムされておらず、5V 信号がピンを駆動している場合でも、外部クランプ ダイオードを追加する必要はありません。

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Virtex/-E デバイスおよび 5V トレランスの詳細は、(Xilinx Answer 8654) を参照してください。
AR# 10835
日付 04/25/2009
ステータス アクティブ
種類 一般