針對陶瓷封裝FPGA的封裝阻抗壓降的二級電壓反饋系統的制作方法

所屬的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的存儲裝置、處理裝置的具體工作過程及有關說明，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。本領域技術人員應該能夠意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的模塊、方法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現，軟件模塊、方法步驟對應的程序可以置于隨機存儲器(ram)、內存、只讀存儲器(rom)、電可編程rom、電可擦除可編程rom、寄存器、硬盤、可移動磁盤、cd-rom、或內所公知的任意其它形式的存儲介質中。為了清楚地說明電子硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以電子硬件還是軟件方式來執行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。本領域技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的范圍。下面參考圖2，其示出了用于實現本技術方法、系統、設備實施例的服務器的計算機系統的結構示意圖。圖2示出的服務器僅僅是一個示例，不應對本技術實施例的功能和使用范圍帶來任何限制。如圖2所示，計算機系統包括中央處理單元(cpu，central?processing?unit)601，其可以根據存儲在只讀存儲器(rom，read?only?memory)602中的程序或者從存儲部分608加載到隨機訪問存儲器(ram，random?access?memory)603中的程序而執行各種適當的動作和處理。在ram?603中，還存儲有系統操作所需的各種程序和數據。cpu?601、rom?602以及ram?603通過總線604彼此相連。輸入/輸出(i/o，input/output)接口605也連接至總線604。以下部件連接至i/o接口605：包括鍵盤、鼠標等的輸入部分606；包括諸如陰極射線管(crt，cathode?ray?tube)、液晶顯示器(lcd，liquid?crystal?display)等以及揚聲器等的輸出部分607；包括硬盤等的存儲部分608；以及包括諸如lan(局域網，local?areanetwork)卡、調制解調器等的網絡接口卡的通信部分609。通信部分609經由諸如因特網的網絡執行通信處理。驅動器610也根據需要連接至i/o接口605。可拆卸介質611，諸如磁盤、光盤、磁光盤、半導體存儲器等等，根據需要安裝在驅動器610上，以便于從其上讀出的計算機程序根據需要被安裝入存儲部分608。特別地，根據本公開的實施例，上文參考流程圖描述的過程可以被實現為計算機軟件程序。例如，本公開的實施例包括一種計算機程序產品，其包括承載在計算機可讀介質上的計算機程序，該計算機程序包含用于執行流程圖所示的方法的程序代碼。在這樣的實施例中，該計算機程序可以通過通信部分609從網絡上被下載和安裝，和/或從可拆卸介質611被安裝。在該計算機程序被中央處理單元(cpu)601執行時，執行本技術的方法中限定的上述功能。需要說明的是，本技術上述的計算機可讀介質可以是計算機可讀信號介質或者計算機可讀存儲介質或者是上述兩者的任意組合。計算機可讀存儲介質例如可以是——但不限于——電、磁、光、電磁、紅外線、或半導體的系統、裝置或器件，或者任意以上的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子可以包括但不限于：具有一個或多個導線的電連接、便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機訪問存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可擦式可編程只讀存儲器(eprom或閃存)、光纖、便攜式緊湊磁盤只讀存儲器(cd-rom)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。在本技術中，計算機可讀存儲介質可以是任何包含或存儲程序的有形介質，該程序可以被指令執行系統、裝置或者器件使用或者與其結合使用。而在本技術中，計算機可讀的信號介質可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數據信號，其中承載了計算機可讀的程序代碼。這種傳播的數據信號可以采用多種形式，包括但不限于電磁信號、光信號或上述的任意合適的組合。計算機可讀的信號介質還可以是計算機可讀存儲介質以外的任何計算機可讀介質，該計算機可讀介質可以發送、傳播或者傳輸用于由指令執行系統、裝置或者器件使用或者與其結合使用的程序。計算機可讀介質上包含的程序代碼可以用任何適當的介質傳輸，包括但不限于：無線、電線、光纜、rf等等，或者上述的任意合適的組合。可以以一種或多種程序設計語言或其組合來編寫用于執行本技術的操作的計算機程序代碼，上述程序設計語言包括面向對象的程序設計語言—諸如java、smalltalk、c++，還包括常規的過程式程序設計語言—諸如“c”語言或類似的程序設計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為一個獨立的軟件包執行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執行、或者完全在遠程計算機或服務器上執行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網絡——包括局域網(lan)或廣域網(wan)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用因特網服務提供商來通過因特網連接)。附圖中的流程圖和框圖，圖示了按照本技術各種實施例的系統、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段、或代碼的一部分，該模塊、程序段、或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個接連地表示的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或操作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不是用于描述或表示特定的順序或先后次序。術語“包括”或者任何其它類似用語旨在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備/裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其它要素，或者還包括這些過程、方法、物品或者設備/裝置所固有的要素。至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征做出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發明的保護范圍之內。

背景技術：

1、在可靠性要求高的電子系統中，陶瓷封裝高可靠性元器件種類增多，很多陶瓷封裝器件的封裝壓降比塑料封裝大，諸如fpga等大功率元器件處于大功率工況下時，核電壓電流高達幾十安培，在此條件下，陶瓷封裝阻抗達到毫歐級別，此時封裝產生的壓降(irdrop)對于fpga來說也不可忽視。目前電源芯片的反饋網絡只能補償pcb上走線產生的壓降，無法補償陶瓷封裝芯片產生的壓降。且因為fpga不同工況下，工作電流不同，導致fpga陶瓷封裝產生的壓降也會隨電流的變化而變化，這導致通過改變反饋電阻阻值，提高開關電源反饋采樣點電壓的定值補償方式(這個方式就是本來輸出1.0v，結果設計成輸出1.02v，多出來的0.02v用來補償封裝的壓降，但是封裝的壓降不是0.02v不變的，低功耗的時候可能這個壓降幾乎不存在。)，會導致fpga在低功耗工況下電壓值偏大。

2、因此現有的方法存在著無法補償陶瓷封裝芯片因封裝產生的壓降的問題。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中的上述問題，即現有的方法存在著無法補償陶瓷封裝芯片由于封裝產生的壓降的問題，本發明提供了一種針對陶瓷封裝fpga的封裝阻抗壓降的二級電壓反饋系統，所述系統包括：

2、陶瓷封裝的fpga芯片、帶有反饋環路的開關電源、具有通信功能的且能可吸入或輸出電流的dac；

3、開關電源的反饋環路的采樣點連接至fpga芯片背面電源引腳；dac的第一端連接至fpga芯片，用于與fpga芯片進行通信；dac的第二端連接至開關電源的反饋環路的fb引腳，用于輸出電流或吸入電流，調節開關電源的輸出電壓最終使與fpga芯片內部的內核電壓達到期望值。

4、在一種優選的實施方式中，所述dac的連接方式還包括：所述dac的第二端、fb引腳與第一電阻r1的第二端、第二電阻r2的第一端共同連接到第一節點；第二電阻的第二端接地；第一電阻的第一端連接到開關電源的差分輸出端，通過設定第一個電阻r1和第二個電阻r2的阻值，來調節開關電源的輸出電壓設定值。

5、在一種優選的實施方式中，所述開關電源的連接方式還包括：開關電源的遠端采樣點的正引腳、負引腳分別連接至fpga芯片背面電源電容引腳的電源端和接地端，實現開關電源的第一級反饋，用于補償開關電源的輸出電壓v1到fpga芯片近端電壓v2的pcb走線壓降，保持fpga芯片近端電壓v2不變；在該反饋模式下，fpga芯片近端電壓v2達到期望值。

6、在一種優選的實施方式中，所述fpga芯片內部有xadc，xadc用于檢測fpga芯片內部的實際內核電壓。

7、本發明的第二方面，提出了一種針對陶瓷封裝fpga的封裝阻抗壓降的二級電壓反饋方法，基于針對陶瓷封裝fpga的封裝阻抗壓降的二級電壓反饋系統工作，所述方法包括，用期望值減去fpga芯片內部xadc檢測到的芯片內部電壓值得到第一差值，第一差值與fpga芯片近端電壓v2的和為fpga芯片近端電壓v2的期望值，第一差值即為需要補償的fpga芯片封裝壓降；

8、通過dac的第二端從開關電源的反饋環路中吸入電流，可以改變開關電源輸出電壓，提高fpga芯片近端電壓v2，以補償fpga封裝帶來的壓降，使fpga芯片內部電壓達到期望值。

9、通過dac的第二端從開關電源的反饋環路中吸入電流，可以改變開關電源輸出電壓，將fpga芯片近端電壓v2的電壓提高第一差值，以補償fpga封裝帶來的壓降。

10、在一種優選的實施方式中，通過dac的第二端從開關電源的反饋環路中吸入電流，可以改變開關電源輸出電壓，提高fpga芯片近端電壓v2，以補償fpga封裝帶來的壓降，使fpga芯片內部電壓達到期望值包括：

11、用期望值減去fpga芯片內部xadc檢測到的芯片內部電壓值得到第一差值；

12、用第一差值除以第一電阻值得到的第一電流值就是dac需要吸入的第一電流值；

13、根據dac精度，計算dac所能吸入的最接近第一電流值的第二電流值；

14、fpga芯片通過io接口與dac第一端進行通信，其中通信協議為spi或i2c，使dac的第二端吸入第二電流值；

15、通過dac的第二端從開關電源吸入第二電流值大小的電流來調節開關電源輸出電壓，補償此時因fpga芯片封裝產生的壓降，實現第二級反饋，調節完成。

16、本發明的第三方面，提出了一種電子設備，包括：至少一個處理器；以及與至少一個所述處理器通信連接的存儲器；其中，所述存儲器存儲有可被所述處理器執行的指令，所述指令用于被所述處理器執行以實現上述的針對陶瓷封裝fpga的封裝阻抗壓降的二級電壓反饋方法。

17、本發明的第四方面，提出了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機指令，所述計算機指令用于被所述計算機執行以實現上述的針對陶瓷封裝fpga的封裝阻抗壓降的二級電壓反饋方法。

18、本發明的有益效果：

19、(1)本技術采用高精度dac拉偏開關電源反饋引腳處的電壓來補償陶瓷封裝fpga封裝壓降的方法實現了對陶瓷封裝fpga的因封裝阻抗產生的壓降的電壓補償，確保fpga的供電電壓穩定，可以避免fpga內部電壓過低引起的工作異常；

20、(2)本技術將遠端采樣點的正負引腳分別連接至fpga背面電源0402電容引腳的電源端和接地端，這種連接方式可以實現從電源輸出到fpga底部的pcb阻抗壓降(ir?drop)的電壓補償，實現精度更高的電壓反饋功能；通過計算實際內核電壓與期望內核電壓的差值，來計算fpga近端電壓v2的值，通過調節dac吸入的電流大小，提高開關電源輸出v1的電壓，進而提高v2的電壓，來補償fpga封裝的產生的阻抗，實現了準確的調節。

21、(3)使用本技術系統進行調節壓降，能使器件的供壓穩定，進而提高系統的整體可靠性和穩定性，延長器件的使用壽命，降低維護成本。