在設(shè)計(jì)IC時(shí)如何加入節(jié)能思想

　　以警報(bào)器和安全探測器為例，僅研發(fā)一個(gè)電池就需要耗費(fèi)數(shù)年的時(shí)間。充分了解可用電池的具體規(guī)格、可接受的電池交換進(jìn)程數(shù)、安全等級(jí)以及頻次要求能夠?yàn)樵趹?yīng)用電路上增加智能層提供更合適和準(zhǔn)確的解決方案。節(jié)約能源問題可以通過很仔細(xì)的定義設(shè)備的邏輯能力得到解決，其中設(shè)備的邏輯是用來控制設(shè)備能做什么，不能做什么，并且合理的建立電源域的。

　　比較典型的可選方案包括，集成一個(gè)擁有完善功能的狀態(tài)機(jī)或者植入一個(gè)能靈活處理很多“what-if”輸入和其他情況的微處理器。針對(duì)不同的應(yīng)用場合，每種方案都可以定義可選的備用模式，高耗電行為的時(shí)限和運(yùn)行模式。這種靈活性需要設(shè)計(jì)者和使用者對(duì)電源進(jìn)行多種方式的控制，包括定義該用途所要求功能的使用范圍。

　　從另一個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)一步的功能整合可以包括將該應(yīng)用中為某些功能服務(wù)的無效硬件和系統(tǒng)除去的作用。例如，，監(jiān)測、控制和開賬單(例如，有效地為能源使用的客戶終端開具發(fā)票)等附加功能使一個(gè)簡單的從IC到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的交互發(fā)生巨大的改變。事實(shí)上，這些以前的子系統(tǒng)硬件和軟件組件都能被全部重新設(shè)計(jì)或者去掉，而它們的功能作用將被全部移交給成本更低的硅IC。

　　通過對(duì)應(yīng)用環(huán)境的充分理解，可以在IC中加入互補(bǔ)模塊來消除低效率或者無效率。例如，可以在單片機(jī)里加入一個(gè)高/低輸出動(dòng)力模式單元。這樣，用戶就可以在電路板外面為可靠傳輸選擇最有效的設(shè)置。

突破性知識(shí)成果

　　硅中嵌入單元構(gòu)成了一個(gè)公司改進(jìn)提升智能模塊和其產(chǎn)品系列的主要工作。不斷的研究開發(fā)和采取其他獲得智能模塊的舉措會(huì)促使企業(yè)走上一條通往發(fā)現(xiàn)革命性解決方案的道路，即，增強(qiáng)電源效率和功能的方法。安森美半導(dǎo)體就是一個(gè)很好的例證，安森美為它的射頻產(chǎn)品發(fā)明了一種電路和操作模式，使得產(chǎn)品能夠在一個(gè)接收活動(dòng)的工作周期里處理能耗問題。

　　為了解決工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接收喚醒時(shí)間長達(dá)500-μs 到1-ms的問題，開發(fā)出了一種能夠提供快速RF晶振啟動(dòng)的 “快速啟動(dòng)”振蕩器。只需要15μs，晶振就能啟動(dòng)。在130μs內(nèi)，集成接收器就能開始接受或者檢查射頻信號(hào)的狀態(tài)。這個(gè)結(jié)果意味著減少了至少75%的等待時(shí)間，這就直接增加了低耗能應(yīng)用電池的壽命。

　　作為上面提到的新型振蕩器產(chǎn)品的配套產(chǎn)品，該公司開發(fā)了sniff模式可設(shè)計(jì)工作周期。在這里，使用的是低端、專用型、嵌入式微處理器邏輯來控制物理IP的.因此，在芯片和它所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備終端上同時(shí)降低了能源消耗。并且由于它能在非工作時(shí)間關(guān)閉掉那些不關(guān)鍵的功能，因此不僅能減少能源消耗，而且能使系統(tǒng)的總體性能起到很大的改善。

　　削減損耗

　　眾所周知，一個(gè)效率低下的系統(tǒng)會(huì)損耗能源。對(duì)于ICs也是同樣的道理?？烧{(diào)整的阻抗匹配就是一個(gè)很好的例子。通過研發(fā)能存儲(chǔ)記錄器設(shè)置的單片式電可擦除只讀存儲(chǔ)器，能使低噪音擴(kuò)大器的阻抗削減到和一個(gè)為了改善信號(hào)接收能力而外接的射頻接受天線適合的程度。

　　另外，一些物體,例如墻壁，設(shè)備，儲(chǔ)油罐能使RF傳輸受到干擾。如果這些物體是移動(dòng)的，或者無線電收發(fā)器經(jīng)常變換位置，那么想要獲得清晰的傳輸將是件很有挑戰(zhàn)性的工作。另一個(gè)方面，如果為了應(yīng)對(duì)強(qiáng)干擾的情況而把能源消耗增加到一個(gè)不變的程度，那么當(dāng)障礙物較少的時(shí)候，這就會(huì)造成能源浪費(fèi)。為了解決這種兩難的局面，可以設(shè)計(jì)一個(gè)帶有自動(dòng)調(diào)節(jié)能源閾值的IC，這樣就能自動(dòng)的和動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)設(shè)備以從噪聲中接收到良好的信號(hào)。(sniff模式包括這一功能)

　　為了使信號(hào)能完全通過數(shù)據(jù)通道傳送出來而一味地加大傳輸信號(hào)的強(qiáng)度，不如嘗試增強(qiáng)信號(hào)接受器的靈敏度和穩(wěn)定可靠性。這樣，在同一個(gè)信號(hào)強(qiáng)度下，反而更易于接收。在RF中，通常建議加入一個(gè)“時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)”電路，這能使數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘和數(shù)據(jù)接收時(shí)鐘同步。另一個(gè)例子是通過使用兩個(gè)獨(dú)立的接收通道實(shí)現(xiàn)天線空間的多樣化。為了避免浪費(fèi)能源，雙波長接收系統(tǒng)能降低重復(fù)發(fā)送相同信息的可能性。

　　使用IC能比使用其它不同的方案降低能耗。IC的一個(gè)固有特征就是它小巧的體積，因?yàn)樗怯筛◇w積的單元格和塊組成的。這些單元格和單元塊不僅能起到和其他方法相同的作用，而且能使得熱消耗更低，使得數(shù)據(jù)塊間的操作更有效和可靠。同時(shí)，使用IC通常需要的外部接入設(shè)備更少，因而整體的能耗也就降低了。

　　當(dāng)運(yùn)行速度和功能性等其他指數(shù)都相同的時(shí)候，硅元件較小的幾何尺寸需要更低的電流來實(shí)現(xiàn)同樣的電路功能。在生產(chǎn)制造環(huán)境里，印刷電路板過程中，一個(gè)小的器件封裝也能夠使得設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行效率更高，所耗材料更少。

　　功率預(yù)算是一個(gè)長期存在的限制。為了能節(jié)約能源，單片機(jī)設(shè)計(jì)者可以通過全面深刻的理解和處理應(yīng)用需求來改變已有的能源供應(yīng)。一種方法是開發(fā)出一種全新的電路，這種電路能智能地把節(jié)能提升到一個(gè)更高水平。另一個(gè)方法就是簡單的削減可能存在的能耗。