Результаты воздействия генерируемых помех.

в разделе "Процессор и .." на сайте

electrosad.narod.ru

Для дискретных СБИС и процессора.

Для того чтобы понять как генерируемая помеха влияет на процессор, надо просто поместить Si пластину с сформированной структурой в электромагнитное поле с частотой  2-10 ГГц и мощностью порядка 1-5 Вт. Поскольку мы это сделать не можем, посмотрим как и на какие элементы структуры будет воздействовать это излучение.

Высокочастотные составляющие помехи нагревают внутреннюю структуру собственно источника: СБИС процессора, контроллера, НМС, чипов памяти. Нагрев происходит за счет УВЧ потерь в диэлектрике чипа, в обладающих проводимостью зонах легированного полупроводника и металле линий распределения питания в чипе.

При резонансах на линиях распределения питания процессора могут возникать явления подобные названным AMD как "электромагнитная интерференция на кристалле". Данная проблема может быть решена только на кристалле, но ее решение позволит не только повысить тактовые частоты процессоров, но и до некоторых пор беспрепятственно снижать время переключения.

При уровнях помех приближающихся к уровню помехоустойчивости процессора их перекрестное действие может приводить к временным сдвигам при переключении логических элементов, изменяют напряжение на стоках транзисторов подключенных к линии распределения питания процессоров, создает на них дополнительную переменную составляющую (помеху), наводится на другие внутренние цепи процессора за счет емкостных связей

AMD говорит об электромагнитной интерференции на кристалле процессора, для этого размеры кристалла должны быть соизмеримы с длинной волны наложенного излучения. На процессоре Athlon с ядром Thoroughbred-B было получено 20- 30% увеличение производительности по сравнению с аналогичным процессором но с ядром Thoroughbred-A который отличается от последнего только размещением на чипе 2х конденсаторов фильтра, снижающих помехи в цепях питания ядра процессора.

Для системной платы.

Системная плата находится в аналогичной ситуации, с тем отличием, что за счет небольшой индуктивности разводки линий распределения питания, соединителей (панели) высокочастотный участок спектра генерируемой помехи отсекается. За пределы процессора попадают частоты ниже 0,5 - 2ГГц.

В результате воздействия помехи:

Увеличивают тепловыделение на материнской плате за счет потерь в диэлектрике самой платы, фильтрующих элементов, потерь на линиях распределения питания и в ферромагнитных материалах дросселей.

Увеличивают излучаемую, во внутренний объем системного блока, ВЧ мощность на частотах длинна волны которых кратна линейным размерам линий распределения питания. И соответственно уровни наведенных помех на другие цепи через паразитные емкости связи.

Оксидные конденсаторы от нагрева теряют емкость и вытекают.

Происходит саморазогрев процессоров и хотя его величина всего несколько процентов от мощности тепловыделения, при максимальных его загрузках каждый ватт выделяемой тепловой мощности на счету. Тем более когда это тепловыделение происходит непосредственно на внутренней структуре кристалла.

В некоторых случаях насыщаются накопительных дросселей источников питания процессоров. Например описаны «звучащие дросселя» в статье "Жемчужина low-end (Материнская плата EliteGroup N2U400-A), Д.Горностаев,  Upgrade №8 (150) март 2004 г."и колебания среднего напряжения на источнике питания ядра в пределах 0,01- 0,04 в. Эти напряжения присутствовали на конденсаторах фильтра после фильтрующего дросселя. А ферритовые сердечники, работающие с выходом на уровни напряженности магнитного поля характерные для насыщения, всегда звучат. Звучат они так из-за явления магнитострикции, так и по причине механической вибрации витков катушки в вытесненном из магнитопровода магнитном поле.

В случае увеличения индуктивности линий распределения питания ^1* происходит увеличение напряжения и мощности генерируемой помехи. Так в статье "Особенности применения оксидных конденсаторов в цепях питания микропроцессоров, А.Д. Сорокин, РАДИО, №1, 2003г." описаны случаи, когда помехи приводят к нагреву и разрушению фильтрующих оксидных конденсаторов. Эти конденсаторы автоматически попадают в категорию некачественных, не смотря на то что, они рассеивают мощность помехи, в данном случае, порядка 2-5 Вт на один конденсатор.

Частоты генерируемых процессором помех приведенные выше условные, поскольку они существенно зависят от эквивалентных характеристик генератора помех и алгоритмов работы процессора.

^1* - Индуктивность может увеличиться при снижении качества контактов в панели процессора, что определяется как его качеством так и тепловыми деформациями контактов. Особенно это касается новых соединителей LGA775, где для подключения используются упругие контакты со сложной геометрией.

<<Назад>> <<в начало>> <<на главную>>

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "electrosad.narod.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через гостевую книгу или почтой.

Copyright Sorokin A.D.