Mesures de quelques phénomènes électriques se produisant sur une
longue
cascade de répéteurs d'horloge.
(joli titre, n'est-ce pas ?)
M Torres Aout 2008
Abstrait:
La
carte est organisée en sept couches de 4 chips. Chaque couche répete
l'horloge a la suivante, en y ajoutant ses imperfections de timing.
La 7e copie les cumule
toutes. On s'intéresse a sa déviation de phase
instantanée , qu'on mesure avec des moyens analogiques.
Elle provient de 4
mécanismes différents. Il y en surement plein d'autres, plus petits.
Mécanisme 1 :
La cascade de répéteurs
d'horloge agit comme un modulateur de phase, commandé par l'ondulation résiduelle des
convertisseurs 48V / 1.5V
>
Bleu : ondulation
résiduelle de l'alimentation 1.5 V
Jaune : phase du 250 MHz
, 330 ps/div
Spectre
de l'horloge modulée par les convertisseurs a 600kHz .:
>
En
fait il
y a deux convertisseurs sur la carte, a des frequences voisines.
Chaque bande latérale contient deux raies, une pour chaque convertisseur:
Selon leurs phases les
déviations s'ajoutent ou se retranchent a la
cadence de leur différence, ici 7 kHz.
Pour le plus fort ( celui a 606
kHz ,-26 dBc) la
déviation correspond a 65 ps pk-pk théoriques pour le fondamental seul.
Mécanisme 2 :
Quand
survient la séquence load-reset, la consommation de la
carte diminue d'une quinzaine d'Ampères.
Bleu ; SEN
Jaune : secousse
importante sur l'alimentation 1.5V , mesurée en sortie d'un
convertisseur.
330ps/div ,
Bleu : SEN
Jaune : phase du 250 MHz
, mesurée avec un mélangeur équilibré. vertical = 1 tour
sur 4
divisions ~ 330ps/div au centre.
Ci dessous : la meme chose dans le domaine du temps, en version instantanée.
Mécanisme 3 :
Dérive d'origine thermique
suite a un passage de static0 a static6
.
Bleu : 1A/div ,courant total de
chauffage de la carte sous 48V
Jaune : 330 ps/div : Dérive de
la position moyenne de la 7e copie
de l'horloge sur 30 secondes.
Le saut initial est probablement un effet de la mesure (forme moyenne).
Mécanisme 4 :
Appel de courant interne au chip
provoqué par le système de lecture des accumulateurs.
330ps/div ,
Bleu : Début de la sortie des
données sur SDO
Jaune : Dérive instantanée de la
7e copie de l'horloge, 230ps/div
On peut distinguer la modulation
de phase causée par
les convertisseurs a 600kHz, de celle crée par le systeme de
lecture.
A cette cadence le découplage
local d'alimentation est efficace et rien
n'est mesurable sur l'alimentation. La chute de tension
intervient probablement entre le boitier et la puce.
Détail de la
perturbation liée au chargement paralléle des 16
bits. Le saut est important (900ps).
Comme il se répete a la periode
de 256ns, il donne un spectre de raies
espacées de 3.906250 MHz dont on peut
voir une vingtaine ci
dessous.
Conclusion
Chaque couche de
chips ne recoit de données que de la précedente, ce qui fait que les fluctuations
de
timing a considérer à l'entrée de chaque chip ne sont que 1/7e de
celles mesurées ici.
Les
déviations de colonne a colonne sont tres corrélées, ce qui rend les
effets largement différentiels meme pour les données diagonales. (par exemple ci
dessous les colonnes 2 et 4).
Jaune : 330 ps/div