在設計IC時(shí)如何加入節能思想

　　以警報器和安全探測器為例，僅研發(fā)一個(gè)電池就需要耗費數年的時(shí)間。充分了解可用電池的具體規格、可接受的電池交換進(jìn)程數、安全等級以及頻次要求能夠為在應用電路上增加智能層提供更合適和準確的解決方案。節約能源問(wèn)題可以通過(guò)很仔細的定義設備的邏輯能力得到解決，其中設備的邏輯是用來(lái)控制設備能做什么，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。針對不同的應用場(chǎng)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)限和運行模式。這種靈活性需要設計者和使用者對電源進(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(guān)點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)一步的功能整合可以包括將該應用中為某些功能服務(wù)的無(wú)效硬件和系統除去的作用。例如，，監測、控制和開(kāi)賬單(例如，有效地為能源使用的客戶(hù)終端開(kāi)具發(fā)票)等附加功能使一個(gè)簡(jiǎn)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，這些以前的子系統硬件和軟件組件都能被全部重新設計或者去掉，而它們的功能作用將被全部移交給成本更低的硅IC。

　　通過(guò)對應用環(huán)境的充分理解，可以在IC中加入互補模塊來(lái)消除低效率或者無(wú)效率。例如，可以在單片機里加入一個(gè)高/低輸出動(dòng)力模式單元。這樣，用戶(hù)就可以在電路板外面為可靠傳輸選擇最有效的設置。

突破性知識成果

　　硅中嵌入單元構成了一個(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(kāi)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)現革命性解決方案的道路，即，增強電源效率和功能的方法。安森美半導體就是一個(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(wèn)題。

　　為了解決工業(yè)標準的接收喚醒時(shí)間長(cháng)達500-μs 到1-ms的問(wèn)題，開(kāi)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，集成接收器就能開(kāi)始接受或者檢查射頻信號的狀態(tài)。這個(gè)結果意味著(zhù)減少了至少75%的等待時(shí)間，這就直接增加了低耗能應用電池的壽命。

　　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(kāi)發(fā)了sniff模式可設計工作周期。在這里，使用的是低端、專(zhuān)用型、嵌入式微處理器邏輯來(lái)控制物理IP的.因此，在芯片和它所驅動(dòng)的設備終端上同時(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)效率低下的系統會(huì )損耗能源。對于ICs也是同樣的道理?？烧{整的阻抗匹配就是一個(gè)很好的例子。通過(guò)研發(fā)能存儲記錄器設置的單片式電可擦除只讀存儲器，能使低噪音擴大器的阻抗削減到和一個(gè)為了改善信號接收能力而外接的射頻接受天線(xiàn)適合的程度。

　　另外，一些物體,例如墻壁，設備，儲油罐能使RF傳輸受到干擾。如果這些物體是移動(dòng)的，或者無(wú)線(xiàn)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性的工作。另一個(gè)方面，如果為了應對強干擾的情況而把能源消耗增加到一個(gè)不變的程度，那么當障礙物較少的時(shí)候，這就會(huì )造成能源浪費。為了解決這種兩難的局面，可以設計一個(gè)帶有自動(dòng)調節能源閾值的IC，這樣就能自動(dòng)的和動(dòng)態(tài)的調節設備以從噪聲中接收到良好的信號。(sniff模式包括這一功能)

　　為了使信號能完全通過(guò)數據通道傳送出來(lái)而一味地加大傳輸信號的強度，不如嘗試增強信號接受器的靈敏度和穩定可靠性。這樣，在同一個(gè)信號強度下，反而更易于接收。在RF中，通常建議加入一個(gè)“時(shí)鐘和數據恢復”電路，這能使數據傳輸時(shí)鐘和數據接收時(shí)鐘同步。另一個(gè)例子是通過(guò)使用兩個(gè)獨立的接收通道實(shí)現天線(xiàn)空間的多樣化。為了避免浪費能源，雙波長(cháng)接收系統能降低重復發(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，因為它是由更小體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，使得數據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備更少，因而整體的能耗也就降低了。

　　當運行速度和功能性等其他指數都相同的時(shí)候，硅元件較小的幾何尺寸需要更低的電流來(lái)實(shí)現同樣的電路功能。在生產(chǎn)制造環(huán)境里，印刷電路板過(guò)程中，一個(gè)小的器件封裝也能夠使得設備系統的運行效率更高，所耗材料更少。

　　功率預算是一個(gè)長(cháng)期存在的限制。為了能節約能源，單片機設計者可以通過(guò)全面深刻的理解和處理應用需求來(lái)改變已有的能源供應。一種方法是開(kāi)發(fā)出一種全新的電路，這種電路能智能地把節能提升到一個(gè)更高水平。另一個(gè)方法就是簡(jiǎn)單的削減可能存在的能耗。