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艾克賽普 芯片功耗和性能驗證解決方案
2024-01-02
一、解決方案概述
如今，人們對電子產(chǎn)品的功耗的要求不斷提高，半導(dǎo)體公司正在爭相設(shè)計低功耗、高能效的產(chǎn)品。為了在緊迫的市場周期內(nèi)推出更有競爭力的產(chǎn)品，工程師需要快速測量、分析并正確地處理功耗數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)臺式示波器和數(shù)字萬用表(DMM)等價格過于昂貴，而且很難根據(jù) Pin 腳或產(chǎn)品線進行擴展，而低成本數(shù)據(jù)采集解決方案往往精度不足，無法檢測到很多像芯片睡眠模式狀態(tài)下的微小電信號。面對這一進退兩難的困境，一些企業(yè)選擇僅僅對芯片部分功效進行分析，這將導(dǎo)致芯片高功耗、低品質(zhì)等問題，最終引起市場機會的大量流失。
艾克賽普 芯片功耗和性能驗證解決方案具有高準(zhǔn)確度和高通道數(shù)，有助于加快產(chǎn)品上市時間，您可以使用專用儀器和基于配置的軟件來快速設(shè)置、測量、記錄和可視化功耗測量數(shù)據(jù)。
艾克賽普解決方案的優(yōu)勢
1、獲取可靠且一致的功耗測量結(jié)果，為設(shè)計提供準(zhǔn)確的反饋，幫助客戶解決問題以及提高競爭力
2、 體積小巧，具有高可擴展性，可從幾個通道擴展到數(shù)百個通道
3、獲取針對目標(biāo)細分市場的洞察，優(yōu)化功率效率和性能
4、快速查看有意義的功耗數(shù)據(jù)，讓設(shè)計公司應(yīng)用工程部門甚至客戶更早參與進來為系統(tǒng)級驗證提供幫助
5、通過完整的功率測量解決方案，最大限度提升設(shè)計和驗證團隊的效率
系統(tǒng)設(shè)置
在許多情況下，DUT 嵌入在某種類型的系統(tǒng)或操作環(huán)境（例如評估板卡或負載板）中，并在正常的終端使用條件下運行。為了測量每個電源導(dǎo)軌上的功耗，需要進行兩次測量：一次測量單端或接地基準(zhǔn)電壓；另一次測量感測電阻上的差分電壓，用于計算電流。使用兩次測量收集的數(shù)據(jù)，將電壓和電流值相乘，就可以計算出瞬時功率。
借助體積小巧、通道數(shù)可變的高性能儀器，對數(shù)十個甚至數(shù)百個電源導(dǎo)軌執(zhí)行電壓測量和基于分流電阻器的電流測量。
二、高性能的儀器
PXIe-4309 是一款靈活的模擬輸入儀器，專為低電平功率驗證測量而設(shè)計，能夠提供 28 位有效的分辨率。
該儀器具有與 DMM 類似的功能，例如濾波、求均值、自動歸零和斬波等，這些功能可補償誤差源并實現(xiàn)可重復(fù)的納伏級測量。單個 PXI 插槽最多支持 32 個通道，并且 PXI 機箱選項非常靈活，可選插槽數(shù)從 2 個到 18 個以上不等，您可以根據(jù)應(yīng)用需求配置系統(tǒng)，未來還可以根據(jù)新需求進行擴展。高準(zhǔn)確度和高通道密度的結(jié)合使其成為驗證半導(dǎo)體器件功率的理想之選，例如 CPU、GPU、AI 專用處理器、高端微控制器、FPGA、SoC 和其他 IC 功能塊，都非常適合。
PXIe-4309 是一款單插槽儀器，它使用內(nèi)部多路復(fù)用器和八個隔離式同步采樣 ADC，對多達 32 個差分通道進行采樣。
主要特性
1、可變分辨率：18-28 位，具體視采樣率而定
2、最多 8 個同步差分模擬輸入通道（采樣率最高可達每通道 2 MS/s）
采樣率為每通道 2 MS/s 時分辨率為 18 位
采樣率為每通道 500 kS/s 時分辨率為 20 位
采樣率為每通道 2 S/s 時分辨率為 28 位
3、內(nèi)置可選的多路復(fù)用器，因此 8 個 ADC 均可連接 4 個輸入通道，總共可連接最多 32 個輸入通道（采樣率高達每通道 100 kS/s）
4、提供四個輸入范圍：±15 V、±10 V、±1 V、±0.1 V
5、內(nèi)置與 DMM 類似的信號調(diào)理功能，包括濾波、求均值、自動歸零和斬波等
6、具有出色的共模抑制比(CMRR)，可提供更高的絕對精度
100 Hz 信號輸入時 CMRR > 120 dBc
7、靈活的連接選項，包括前置式螺栓接線盒和多種線纜選項
8、PXIe 總線可在儀器和模塊化的可擴展平臺之間提供緊密同步
三、靈活的連接選項
提供從螺栓接線盒到專用連接線等三種連接選項。
提供各種連接解決方案，您可以從中選擇最適合自身需求的解決方案。
有線連接選項
為獲得出色的信號完整性，艾克賽普 建議在 PXIe-4309 儀器與評估模塊或負載板之間使用有線連接線。有線連接線選件在設(shè)計時考慮到不同應(yīng)用的需求，可確保每個信號對的連線都正確絞合和屏蔽。如果采用此方案，客戶在設(shè)計 PCB 時應(yīng)考慮信號路徑和對接連接器問題，以便直接將儀器連接到 PCB。此外，艾克賽普建議使用的線纜應(yīng)盡可能短，這是因為即使經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪B線處理和屏蔽，線纜長度仍會影響測量性能。
螺栓接線盒
為獲取超快速、超靈活的連接選項，提供了一個帶螺栓端子的前置式接線盒。此選件可幫助您輕松評估PXIe-4309 或快速更改信號連接，但是它會顯著降低信號的完整性。因此使用此選件時，必須遵循絞合和屏蔽線對等相關(guān)的接線建議。最后，連線應(yīng)保持盡可能短，并盡可能減少環(huán)境噪聲（例如，避免將測量系統(tǒng)放置在靠近電源導(dǎo)管或電源的位置）。
最佳連接方式
1、為了最大限度保持信號完整性和易用性，請盡可能采用直連解決方案
2、 盡早邀請 PCB 設(shè)計團隊參與到對接連接器的設(shè)計中，從而獲得符合各方需求的線纜方案
3、所有線纜或連線越短越好，并盡可能避免外部噪聲源
四、強大的應(yīng)用軟件
艾克賽普建議將 PXIe-4309 儀器與 FlexLogger?軟件結(jié)合使用，這樣做有助于實現(xiàn)強大的交互式測量和數(shù)據(jù)記錄。此選項提供了易于使用且基于配置的工作流程，可幫助您快速配置、執(zhí)行、記錄和可視化測量數(shù)據(jù)。
FlexLogger 軟件提供了易于使用且基于配置的工作流程——無需編程！
主要特性
利用易于使用且基于配置的工作流程——無需編程！
快速設(shè)置、分析和記錄測量數(shù)據(jù)
計算測量通道數(shù)據(jù)（例如，P = I * V）
多臺儀器之間自動同步測量捕捉全面的元數(shù)據(jù)，以便進行測試配置并實現(xiàn)結(jié)果的可溯源性
以 TDMS（包含全面元數(shù)據(jù)的二進制文件格式）或 CSV 格式在本地記錄測量數(shù)據(jù)
使用集成的 TDMS 數(shù)據(jù)查看器，以交互方式查看數(shù)據(jù)
利用插件開發(fā)套件完成其他定制設(shè)計（例如，添加第三方設(shè)備支持等）
實現(xiàn)外部控制和自動化
集成式 TDMS 數(shù)據(jù)查看器
FlexLogger 軟件支持兩種主要的數(shù)據(jù)記錄文件格式：TDMS 和 CSV。TDMS 是 NI 專有的二進制文件格式，其中包含全面的元數(shù)據(jù)，可用于完善測試配置和進行結(jié)果溯源。除了詳細的測量配置信息之外，還可對 FlexLogger 軟件進行配置，讓其提示用戶輸入相關(guān)信息（名稱、DUT 類型、序列號），并將所收集信息添加到元數(shù)據(jù)中。您也可以添加注釋，F(xiàn)lexLogger 軟件會將注釋添加到元數(shù)據(jù)中，并在采集測量數(shù)據(jù)時關(guān)聯(lián)相應(yīng)的時間戳。
FlexLogger 軟件隨附內(nèi)置的 TDMS 文件查看器，該查看器包含了全面的數(shù)據(jù)分析工具。TDMS 文件可直接在 FlexLogger 軟件項目中打開，采集數(shù)據(jù)后您可以直接以交互方式進行數(shù)據(jù)分析。在此查看器中，您可查看元數(shù)據(jù)以及原始測量值和時間戳；繪制測量數(shù)據(jù)；甚至回放測量數(shù)據(jù)。另外，借助免費的 TDMS 插件，可在 Microsoft Excel 中打開和查看 TDMS 文件，該插件會隨 NI 驅(qū)動程序軟件一起自動安裝。
FlexLogger 軟件隨附集成式 TDMS 文件查看器，可輕松訪問功能強大的數(shù)據(jù)分析工具。
NI-DAQmx 驅(qū)動程序和 API
如果您想構(gòu)建或升級自主開發(fā)的軟件應(yīng)用程序，那么 NI-DAQmx 驅(qū)動程序提供的出色 API 可助您一臂之力，它可以直接與多種開發(fā)選項結(jié)合使用，包括 LabVIEW、C、C#、Python 等等。這些原生(native)編程語言驅(qū)動程序均能夠提供出色的性能和無縫的體驗，而且完全不需要手動編寫函數(shù)。為確保與 DAQ 設(shè)備的長期互操作性，NI-DAQmx 驅(qū)動程序的 API 與所有 NI DAQ 產(chǎn)品的 API 完全一樣，這樣可在更換或升級硬件時，節(jié)省大量重新開發(fā)工作。如果您想對較舊的 DAQ 產(chǎn)品（例如 PXI-6255 或 PXI-6289）進行升級，這種 API 設(shè)計就顯得尤為重要。此外，驅(qū)動程序還提供了幫助文件、文檔說明和數(shù)十個即用型范例，您可基于這些范例快速開發(fā)應(yīng)用程序。
NI-DAQmx 驅(qū)動程序為構(gòu)建自定義自動化應(yīng)用程序提供了出色的 API，支持 LabVIEW、C、C#、Python 及其他常用編程語言。
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