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        便攜式產品的低功耗電路系統的綜合考慮

        作者: 時間:2012-04-27 來源:網絡 收藏
        ASIC廠商為滿足低功率系統要求,還會采取在產品中增加3V內核單元和宏的方法。這些產品經過優化能同時工作在3V或5V電源下,并具有相同的性能指標,利用特殊的接口單元,它們仍保留有5V電源接口。據ATT貝爾實驗室的Harrington說,影響供電電壓快速更新換代的最大障礙在于,現有的大量系統都采用5V電源,這些系統要求產品保留與其它5V(TTL)接口的后向兼容性。

        此外,在系統設計中,粗略評估速度,并在可能的情況下適當改變元件的選擇,也可以降低功率。

        下列方案可供選擇:

        1. 降低工作電壓。當電壓從5V降低為3V時功耗將減少60%。

        2. 采用智能電源。在系統中增加適當的智能預測、檢測,并僅在需要時才對系統供電。許多膝上型電腦及其電源管理就具有這種特殊的機制,只給需要工作的電路加電,并在不必要時降低時鐘速率。

        3. 采用較低的時鐘速率。由于CMOS電路中功率是開關頻率的函數,因此較低的時鐘速率下器件的功耗也較小。

        4. 對輸入信號作出限制。在模擬電路(包括A/D轉換器)中,限制輸入信號的帶寬有助于減少對高速電路的要求,如果有可能降低A/D轉換器的速率,也能減少功耗。

        5. 對I/O進行設置,使它只在工作時消耗功率。但從不工作狀態到工作狀態的轉換需要較長的時間,另外一個副作用是可能產生與輸出電路有關的額外漏電流,使輸出電壓降至電源的一半,并使其它輸出電路處于很高的漏電交叉工作區域。

        6. 擴大輸出范圍。對于許多ASIC來說,設計輸出電路僅用于驅動一個標準IC。通過重新調整電路使其足以驅動封裝和板上的寄生元件,并留出風扇負載的安全余量,這樣可以減小輸出電路尺寸和功率。

        7. 改用其它技術。BiCMOS電路綜合了CMOS器件和雙極性器件的優點,它是工藝復雜性更高以及成本更高的最佳折衷方案。GaAs器件也能滿足較和較高速度的要求,適用于那些以速度為主要設計目標的高價系統。

        半導體制造商正在開發新的設計技術以滿足特殊功率要求,同時仍保證電路的性能指標要求。摩托羅拉半導體公司應用工程師Pivot說,最終的目標是電路工作電壓小于1V,最后的極限值將取決于決定器件最小尺寸的器件工藝水平。低功率電路仍是人們需要深入調查研究的對象,在提高性能的同時降將是他們努力實現的目標。

        系統設計者必須具備在有限的功率指標下實現更高電路性能的能力,另外還要滿足基本的系統性能指標要求、成本目標和上市時間要求。不過,設計者仍需要仔細分析系統中所有部件的功率情況。用于優化功耗設計的新工具和新技術有助于改善設計環境,并使設計者的工作更加輕松。

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