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
>![](hacheur0.JPG)
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 .:
>![](hacheur2.JPG)
En
fait il
y a deux convertisseurs sur la carte, a des frequences voisines.
Chaque bande latérale contient deux raies, une pour chaque convertisseur:
![](hacheur1.JPG)
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.
![](SEN2.jpg)
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.
![](TEK00000.JPG)
Mécanisme 3 :
Dérive d'origine thermique
suite a un passage de static0 a static6
.
![](chaud.JPG)
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 ,
![](TEK00005.jpg)
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.
![](TEK00001.jpg)
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.
![](RS1.JPG)
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).
![](colonne4.JPG)
![](colonne2.JPG)
Jaune : 330 ps/div