IPTVシステムでFPGAに電力を供給する方法は？

現在、ますます多くの家庭用電化製品が低速ダイヤルアップインターネットアクセスからブロードバンドインターネットアクセスまたはインターネットプロトコルテレビ（IPTV）に移行しており、特にIPTVは中国で急速な発展を遂げると予想されています。比較すると、IPTVのインフラストラクチャコストは非常に低くなります。これは、この方法では銅ケーブルを必要とせず、DSLまたはブロードバンドリンクとセットトップボックスを使用してプログラムを家電製品にストリーミングするためです。
今日のプログラマブルゲートアレイ（FPGA）は、市場の要件を迅速に変更する柔軟性を提供するため、このようなプラットフォームに最適な選択肢であることが証明されています。 FPGAには最大XNUMXつの電力要件があるため、FPGAの電力要件は通常非常に複雑です。信頼性の高いシステムパフォーマンスを実現するには、これらの要件を順番に並べる必要があります。
コア電圧
コア電圧レールは通常、FPGAロジックに電力を供給するためにVCCINTに設定されます。必要な電流は、クロック周波数と使用するゲート数に応じて、数百ミリアンペアから数十アンペアの範囲です。負荷は容量性が高いため、コアの電圧と電流の要件は最初は非常に高くなる可能性があります。 FPGAコアには、過渡応答に関する厳しい要件があります。コア電源電圧はゆっくりと上昇する必要があり、一定の時間内に安定した電圧まで上昇する必要があることがよくあります。たとえば、ザイリンクスのVirtex-4は、VCCINT電源が0.2msから50msの間でパワーアップできるようにする必要があります。
I / O電圧
I / O電圧（VCCIO）には通常、3.3V、2.5V、1.8V、または1.5Vの電圧レールが必要です。 I / O規格は、FPGAのI / Oモジュールによって個別に設定できるため、FPGAには複数のI / O電圧がある場合があります。 I / O電流要件は、使用されるI / Oの数とクロック速度によって異なります。一般に、I / O電流要件は低く、数百mAから3Aの範囲です。
補助電圧
補助電圧（VCCAUX）では、電源がデジタル時計管理（DCM）に直接接続されているため、電源の除去率（PSRR）が高い必要があります。電源ノイズがDCMに結合することが許可されている場合、システムのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
I / Oおよび補助電圧を特定の順序でパワーアップする必要はありませんが、FPGAメーカーは、コアおよびI / Oのパワーオンシーケンスを指定または追跡することがよくあります。電源投入シーケンスを指定しない、または電源投入シーケンスを追跡しない場合の結果は、多くの場合、システム内のデバイスに修復不可能な損傷を与えます。 FPGA、PLD、DSP、およびマイクロプロセッサは通常、ESD保護コンポーネントとしてコアとI / O電源の間にダイオードを配置します。電源がトラッキング要件に違反し、保護ダイオードの順方向バイアスを超えると、デバイスが損傷する可能性があります。
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FPGA電源要件の複雑さを説明するために、例として一定期間にVCCINTの電源をオンにする要件を取り上げます。上限と下限によって制御される2msから50msの間の電源投入時間を確実にするために、図1に示す回路を実装する必要があります。

図1：MIC37302とディスクリート回路により、スロープとタイミングが制御されます
コアおよびI / O電源のパワーオンシーケンスまたはパワーオンシーケンストラッキングは、パワーマネジメント回路の複雑さとコストを増加させます。この問題を克服するために、設計エンジニアは、外部コンポーネントを追加することなく、これらすべてのニーズを満たすデバイスを必要としています。この製品の例は、さまざまなオンボード電源に適したMicrelのMIC68200LDOです。立ち上がり速度制御、パワーアップシーケンス、トラッキングなどの機能を3×3mmMLFパッケージに統合します。
複数のMIC68200は、XNUMXつのモードでカスケード接続できます。トラッキングモードでは、マスターデバイスの出力がスレーブデバイスのRCピンを駆動し、スレーブデバイスがターンオンおよびターンオフ中にマスターレギュレータを追跡できるようにします。シーケンシャルパワーアップモードでは、マスターデバイスのPORがスレーブデバイスのイネーブル（EN）側を駆動し、マスターデバイスの電源がオンになった後にオンになり、マスターデバイスの前（または後に）オフになります。オフになっています。トラッキング機能に加えて、電圧ランプ制御（RC）ピンは、コンデンサを介してコア電圧レールのランプ電圧を正確にプログラムすることもできます。
追跡回路とソート回路をそれぞれ図2と図3に示します。この図から、ソリューションは単純であり、個別のコンポーネントがほとんど必要ないことがわかります。

図2：トラッキング回路、コア電圧の傾きはRCピンのコンデンサによって設定されます

図3：シーケンス回路、マスターレギュレータのPORはスレーブレギュレータを有効にし、POR遅延は低容量によって設定されます

この記事の要約
つまり、IPTVビデオブロードキャストのエンコードおよびデコードプラットフォームとしてFPGAを使用する利点は明らかです。ただし、FPGAへの電力供給は困難な場合があり、MIC68200などの電力要件に従って設計された専用の電源管理デバイスを使用すると、新しいシステムの市場投入までの時間が大幅に短縮されます。

どのくらい遠くまで（長い）変換器のカバー？

送信範囲は、多くの要因に依存します。真の距離は、建物やその他の障害物、受信機の感度、受信機のアンテナのような環境を使用して、高さをインストールするアンテナ、アンテナ利得に基づいています。田舎でアンテナより高いと使用したインストール、距離ははるか遠くなります。

【実施例5W FMトランスミッタは、都市と故郷に使用します。

私は彼の故郷でのGPアンテナと米国の顧客の利用5WのFMトランスミッターを持っている、と彼は車でそれをテストし、それが10km（6.21mile）をカバー。

私はそれが5km（2mile）についてカバーし、私の故郷でのGPアンテナと1.24WのFMトランスミッターをテストします。

私はそれだけで5meter（300ft）についてカバーし、広州市のGPアンテナと984WのFMトランスミッターをテストします。

以下は、異なる電力のFMトランスミッタのおおよその範囲です。（範囲は直径です）

0.1W〜5W FMトランスミッター：100M〜1KM

5W〜15W FM Ttransmitter：1KM〜3KM

15W〜80W FMトランスミッター：3KM〜10KM

80W〜500W FMトランスミッター：10KM〜30KM

500W〜1000W FMトランスミッター：30KM〜50KM

1KW〜2KW FMトランスミッター：50KM〜100KM

2KW〜5KW FMトランスミッター：100KM〜150KM

5KW〜10KW FMトランスミッター：150KM〜200KM

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