誤解4: 低消費電力設計

よくある間違い17: これらのバス信号はすべて抵抗で引かれているので安心です。

前向きな解決策: 信号をプルアップまたはプルダウンする必要がある理由はたくさんありますが、すべてをプルする必要があるわけではありません。プルアップおよびプルダウン抵抗は単純な入力信号をプルし、電流は数十マイクロアンペア未満ですが、駆動信号をプルすると、電流はミリアンペアレベルに達します。現在のシステムには、多くの場合、それぞれ 32 ビットのアドレス データが含まれており、244/245 絶縁バスやその他の信号がプルアップされている場合、これらの抵抗で数ワットの電力消費が発生します (概念は使用しないでください)。この数ワットの電力消費を処理するのに 1 キロワット時あたり 80 セントがかかります。その理由はダウンです)。

よくある間違い 18: システムは 220V で動作するため、消費電力を気にする必要はありません。

積極的な解決策: 低電力設計は電力を節約するだけでなく、電源モジュールと冷却システムのコストを削減し、電流の減少による電磁放射と熱ノイズの干渉を軽減します。デバイスの温度が下がると、それに応じてデバイスの寿命も延びます(半導体デバイスの動作温度は10度上昇し、寿命は半分に短くなります)。消費電力は常に考慮する必要があります。

よくある間違い 19: これらの小さなチップの消費電力は非常に低いので、心配する必要はありません。

前向きな解決策: 内部的にそれほど複雑ではないチップの消費電力を判断するのは困難です。これは主にピンの電流によって決まります。 ABT16244 の消費電力は負荷なしで 1 mA 未満ですが、そのインジケーターは各ピンにあります。 60 mA の負荷 (数十オームの抵抗のマッチングなど) を駆動できます。つまり、全負荷の最大消費電力は 60*16=960mA に達します。もちろん、電源電流だけが大きいので、熱は負荷に降りかかります。

 

よくある間違い 20: CPU と FPGA の未使用の I/O ポートをどのように処理するか?空のままにしておいて、後で話すこともできます。

積極的な解決策: 未使用の I/O ポートをフローティングのままにすると、外界からのわずかな干渉で繰り返し発振する入力信号になる可能性があり、MOS デバイスの消費電力は基本的にゲート回路のフリップ数に依存します。プルアップされている場合、各ピンにもマイクロアンペアの電流が流れるため、出力として設定するのが最善の方法です(もちろん、駆動を伴う他の信号を外部に接続することはできません)。

よくある間違い 21: この FPGA には非常に多くのドアが残っているので、使用できます。

前向きな解決策: FGPA の消費電力は、使用されるフリップフロップの数とフリップの数に比例するため、同じタイプの FPGA でも回路や時間によって消費電力は 100 倍異なる場合があります。高速フリッピングのためにフリップフロップの数を最小限に抑えることは、FPGA の消費電力を削減する基本的な方法です。

よくある間違い 22: メモリには非常に多くの制御信号が含まれています。私のボードでは OE 信号と WE 信号のみを使用する必要があります。読み取り操作中にデータがより速く出力されるように、チップ セレクトを接地する必要があります。

積極的な解決策: チップ選択が有効な場合 (OE と WE に関係なく) ほとんどのメモリの消費電力は、チップ選択が無効な場合の 100 倍以上になります。したがって、可能な限り CS を使用してチップを制御し、その他の要件を満たす必要があります。チップセレクトパルスの幅を短くすることが可能です。

よくある間違い 23: 消費電力の削減はハードウェア担当者の仕事であり、ソフトウェアとは関係ありません。

前向きな解決策: ハードウェアは単なるステージですが、ソフトウェアは実行者です。バス上のほぼすべてのチップへのアクセスとすべての信号の反転は、ほぼソフトウェアによって制御されます。ソフトウェアが外部メモリへのアクセス数を減らすことができる場合 (より多くのレジスタ変数を使用する、内部キャッシュをより多く使用するなど)、割り込みに対するタイムリーな応答 (多くの場合、割り込みはプルアップ抵抗によりローレベルでアクティブになります)、その他特定のボードに対する特定の対策はすべて、消費電力の削減に大きく貢献します。ボードをうまく回すには、ハードウェアとソフトウェアを両手で握る必要があります。

よくある間違い 24: これらの信号がオーバーシュートするのはなぜですか?試合が良好であれば、敗退する可能性があります。

前向きな解決策: いくつかの特定の信号 (100BASE-T、CML など) を除いて、オーバーシュートが発生します。よほど大きくない限り、必ずしも合わせる必要はありません。合っているとしても、それが一番合うとは限りません。たとえば、TTL の出力インピーダンスは 50 オーム未満で、場合によっては 20 オーム未満です。このような大きな整合抵抗を使用すると、電流が非常に大きくなり、消費電力が許容範囲外になり、信号振幅が小さすぎて使用できなくなります。また、一般的な信号のハイレベル出力時とローレベル出力時の出力インピーダンスは同一ではなく、完全なマッチングも可能です。したがって、オーバーシュートが達成される限り、TTL、LVDS、422、およびその他の信号のマッチングは許容可能です。