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便携式产品低功耗电路设计的综合考虑
来源:本站整理  作者:佚名  2009-08-25 09:23:18



ASIC厂商为满足低功率系统要求,还会采取在产品中增加3V内核单元和宏的方法。这些产品经过优化能同时工作在3V或5V电源下,并具有相同的性能指标,利用特殊的接口单元,它们仍保留有5V电源接口。据AT&T贝尔实验室的Harrington说,影响供电电压快速更新换代的最大障碍在于,现有的大量系统都采用5V电源,这些系统要求产品保留与其它5V(TTL)接口的后向兼容性。

此外,在系统设计中,粗略评估速度,并在可能的情况下适当改变元件的选择,也可以降低功率。

下列方案可供选择:

1. 降低工作电压。当电压从5V降低为3V时功耗将减少60%。

2. 采用智能电源。在系统中增加适当的智能预测、检测,并仅在需要时才对系统供电。许多膝上型电脑及其电源管理就具有这种特殊的机制,只给需要工作的电路加电,并在不必要时降低时钟速率。

3. 采用较低的时钟速率。由于CMOS电路中功率是开关频率的函数,因此较低的时钟速率下器件的功耗也较小。

4. 对输入信号作出限制。在模拟电路(包括A/D转换器)中,限制输入信号的带宽有助于减少对高速电路的要求,如果有可能降低A/D转换器的速率,也能减少功耗。

5. 对I/O进行设置,使它只在工作时消耗功率。但从不工作状态到工作状态的转换需要较长的时间,另外一个副作用是可能产生与输出电路有关的额外漏电流,使输出电压降至电源的一半,并使其它输出电路处于很高的漏电交叉工作区域。

6. 扩大输出范围。对于许多ASIC来说,设计输出电路仅用于驱动一个标准IC。通过重新调整电路使其足以驱动封装和板上的寄生元件,并留出风扇负载的安全余量,这样可以减小输出电路尺寸和功率。

7. 改用其它技术。BiCMOS电路综合了CMOS器件和双极性器件的优点,它是工艺复杂性更高以及成本更高的最佳折衷方案。GaAs器件也能满足较低功耗和较高速度的要求,适用于那些以速度为主要设计目标的高价系统。

半导体制造商正在开发新的设计技术以满足特殊功率要求,同时仍保证电路的性能指标要求。摩托罗拉半导体公司应用工程师Pivot说,最终的目标是电路工作电压小于1V,最后的极限值将取决于决定器件最小尺寸的器件工艺水平。低功率电路仍是人们需要深入调查研究的对象,在提高性能的同时降低功耗将是他们努力实现的目标。

系统设计者必须具备在有限的功率指标下实现更高电路性能的能力,另外还要满足基本的系统性能指标要求、成本目标和上市时间要求。不过,设计者仍需要仔细分析系统中所有部件的功率情况。用于优化功耗设计的新工具和新技术有助于改善设计环境,并使设计者的工作更加轻松。

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