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AR# 19827

Spartan-3、DCM - DCM のクロック出力で位相エラー、デューティ サイクルのずれ、過剰ジッターが発生する原因について

説明


Spartan-3 DCM を使用すると、LOCKED 信号が High の状態であっても、I/O または CLB が切り替わるときに内部グランド ピンがその影響を受け、クロック出力で過剰なジッター、デューティ サイクルのずれ、または周期のずれが発生します。

この問題の原因は何ですか。

ソリューション


内部グランド ピンは DCM、IOB、および CLB で共有されています。VCCINT、VCCO、またはその両方の電流に大きな変化があるとき、IR (電圧) 降下にそれに呼応した変化があり、また DCM 電源の低下にも変化がみられます。

DCM 電源の内部低下は、DCM クロック出力の位相エラー、デューティ サイクルのずれ、過度なジッターの原因となります。

これらを回避するには、DCM がタップをすばやくアップデートし、過度なジッターや周期のずれを発生させずに動作できるだけの時間の余裕を持って電圧が低下するような、電力供給を設計します。

ジッタを削減し、周期のずれをなくすには、次のことを行ってください。

1. ベスト パフォーマンスを得るため、同時スイッチ出力 (SSO) のガイドラインに従い、適正なバイパス/デカップリングを使用する必要があります。SSO の詳細は、(ザイリンクス アンサー 17861) を参照してください。

バイパスやデカップリングのガイドラインについては、http://japan.xilinx.com/products/design_resources/signal_integrity/si_pcbcheck.htm にある PCB チェックリスト、および (Xilinx XAPP623) : 『電力分散システム (PDS) デザイン : Uバイパス/デカップリング キャパシタの使用』を参照してください。

2. FACTORY_JF の設定値を 'FFFF に増加させます。FACTORY_JF 属性を 0xFFFF に設定すると、DCM は約 20 入力クロックごとにタップをアップデートします。 (デフォルト設定 0xC080h の場合、アップデートの速度がより遅くなります。) ただし、正しくデカップリングされ、電力供給が安定した設計がより好ましいソリューションです。

FACTORY_JF 設定値を大きくすると、若干のジッター (~30ps) が発生する場合があります。これは、DCM が遅延ラインを頻繁にアップデートするためです。(このため、デフォルトでは、FACTORY_JF は最大値に設定されていません。) 電力供給が安定していない場合は、位相エラーがジッターよりも大きくなることがあるため、FACTORY_JF 値を増加させることによってデザインが改善されます。

3. 1ms 間隔の電源またはグランドの変化を 10mV 未満に制限します。これにより、DCM が正しく変化に対応するようになります (次の図を参照)。

4. 電源のノイズを peak-to-peak で 200mV 以内に制限してください (次の図を参照)。

VCC ドループ
VCC ドループ


5. VCCAUX および VCCO が同じ電力プレーンにある場合、各 VCCAUX/VCCO ピンを正しくデカップリング/バイパスする必要があります。 デザインで DCM を使用する際に、ガイドライン 3 および 4 を維持できない場合は、VCCAUX と VCCO を分離することを推奨します。

6. 電圧の変化を回避できない場合、強い I/O ドライバーを DCM から離れた位置に配置するか、追加の IOB をグランド ピン (仮想グランド) として、DCM を駆動するクロック ピンのいずれかのサイドに使用します。これにより、内部 IR 降下が減少し、ジッターが改善されます。IOB を GND (0 ロジック レベル) を駆動する出力としてコンフィギュレーションし、かつ I/O ピンを外部で直接グランド プレーンに接続して、仮想グランドを作成することができます。

7. 特に、CLK2X 出力は電源またはグランド シフトの影響を受けます。 このため、 すべての IOB および CLB が切り替わっているとき、M=2 および D=1 の CLKFX 出力を使用することで、出力の質がより高くなります。 DFS モードの場合、CLKFX 回路は 3 入力クロックごとにタップをアップデートします (CLK2X 出力の遅いアップデート速度とは異なります)。
AR# 19827
日付 12/15/2012
ステータス アクティブ
種類 一般
デバイス
  • Spartan-3
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