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摘要
为了提高FPGA工作时的可靠性和安全性，设计了一种低功耗的系统监控电路。通过对FPGA内部的工作电压、温度以及外部电压的监测，可以及时调整FPGA工作模式或者频率。在该系统监控电路中，采用自平衡的积分放大器来实现对温度感应信号的采样和放大；对电压感应信号支持单端模式和差分模式；采用1.5 bit循环ADC实现对模拟信号的量化；通过开关电容方式的基准电路设计，为ADC提供低温度系数的基准电压，具有功耗低的特点。对内嵌了该系统监控电路的亿门级FPGA进行测试，结果表明监测温度范围为-55～125℃，最大偏差为-1.5℃；对单端电压进行监测最大偏差为-1.3%，对差分电压进行监测最大偏差为0.1%。该系统监控电路具有良好的温度特性和频率特性，在-55～125℃温度范围内，ADC的输出结果偏差均在2%以内。在0.2～5.0 MHz频率范围内，时钟频率对ADC的影响可以忽略。在最高5 MHz工作频率下，最大功耗仅为2.32 mW。
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单位中国电子科技集团公司第五十八研究所
