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Dave Jones在5年時間里，上傳了超過600個電子類的視頻。在每周二，Jones會拆解一個不錯的設備（當然，有時候沒有那么好），Jones并不是簡單地把盒子破壞、打開，他會用他豐富的電子設計知識來說明這個設備是怎么設計的，為什么要這么設計。 這一周，Jones拆解了一臺安捷倫Agilent B2912A 精密型電源/測量單元（SMU），它具備以下性能特性：10 fA/100 nV 最小電源分辨率(61/2 位)，高分辨率的任意波形生成 (10μs最小間隔)，高速數字轉換能力 ( 采樣率最高為 100000點/秒 )，這些精密儀器通常被用來測量半導體器件，并產生我們在數據手冊上看到的電壓-電流曲線。 (注：Jones把SMU稱作“Shmoo”是比較有意思的，因為早在上世紀70年代，Shmoo圖就被用來表征半導體器件，這一時間要比SMU的出現早很多，同樣也要比安捷倫早很多。Shmoo是Al Capp在Li’l Abner 連環漫畫中創造的虛構人物，而shmoo圖很像shmoo這個卡通人物，因此采用了相同的名稱。) Jones發現了至少5顆Xilinx器件：3顆Spartan FPGA以及2顆9572XL CPLD（是的，Xilinx還在生產這些CPLD）。安捷倫SMU的處理器板使用了1個STMicro SPEAR eMPU (ARM Cortex-A9)和1個Xilinx Spartan-3E XC3S1200E FPGA器件，從板子的布線可以看到，Xilinx FPGA為SPEAR處理器芯片提供了外部I/O的擴展，因為FPGA處于微處理器和處理器板的邊緣連接器之間。 安捷倫B2912A SMU處理器板。圖片來源：Dave Jones，EEVblog.com Jones指出，安捷倫為了后續處理器板的升級需要，而把處理器電路從模擬板中分離出來，這樣可以只升級處理器板上的快速演進的數字部件，而不需要改變模擬板的設計。“他們（安捷倫）想制造一個適應未來15年發展的儀器，在這15年里，模擬部分的設計不會過時，但是數字控制器可能需要進行升級” Jones是對的。如果把處理器板放在現在來設計，為了對性能進行升級以及簡化設計，安捷倫很可能會采用Zynq完全可編程的SoC器件來替代上面STMicro SPEAR處理器芯片，因為Zynq SoC器件內置了一個雙核ARM Cortex-A9 MPCore處理器以及可編程邏輯。 安捷倫SMU中有兩塊精密的電壓/電流 電源板，每塊板都有2顆Xilinx可編程器件：一顆是Spartan-6 XC6SLX45 FPGA，另一顆是XC9572XL CPLD。為什么需要兩顆可編程邏輯器件呢？Jones注意到了一個細節，他發現板上使用了一個TI ISO7240M雙通道數字隔離器來把兩顆可編程器件分開。Spartan-6 FPGA實現了任意波形發生器的功能。該FPGA要驅動一個TxDAC的模擬器件，TxDAC接著要驅動板子的power FETs，power FETs水平分布在板子的中央位置，上面覆蓋著大塊的鋁散熱片。Jones認為，CPLD的用途是把儀器處理器板的執行命令傳遞給被隔離的Spartan-6 FPGA。 下圖是Jones拍攝的安捷倫SMU模擬板的照片，Spartan-6 FPGA位于右側大電容的下方，CPLD在兩顆芯片的左邊，TI的數字隔離器在中間。如果仔細看，可以看到這些器件附近的絲網印刷的電流隔離線。 安捷倫B2912A SMU模擬板。圖片來源：Dave Jones，EEVblog.com |
