功率再利用法提高 I/O 效率
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功率再利用法提高 I/O 效率
在定制 IC 的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，控制功耗以使手持式產(chǎn)品中電池工作壽命最長(cháng)，是一個(gè)更需要優(yōu)先考慮因素。I/O 驅動(dòng)器的功耗在這一功耗中占有很大的比重，特別是當芯片是 I/O 密集型的，而且還必須向外部存儲器或外設傳送高速率數據時(shí)。Adiabatic Logic 公司的 IP（知識產(chǎn)權）用一個(gè)“功率再利用”I/O 單元解決了這一問(wèn)題，因為這一I/O單元可以將驅動(dòng)外部線(xiàn)路的總功耗降低 75%?！?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/Adiabatic">Adiabatic”這個(gè)詞表示一個(gè)沒(méi)有損失或增加能量的過(guò)程。
Adiabatic Logic公司的 IOD（智能輸出驅動(dòng)器）提供了一種處理傳輸線(xiàn)特性的工具；常規的做法是在傳輸線(xiàn)路的末端連接它的特性阻抗（一個(gè)電阻器），以吸納能量并避免反射。為了發(fā)送一個(gè)上升沿信號，你可將傳輸線(xiàn)的發(fā)送端切換至電源電壓，這就會(huì )在傳輸線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)同樣幅度的階躍信號。如果傳輸線(xiàn)遠端沒(méi)有接終端負載，則該信號會(huì )被反射回來(lái)，經(jīng)過(guò)適當時(shí)間之后，返回到發(fā)送端并產(chǎn)生 2V （V為傳輸線(xiàn)電壓），這種情況是要避免的。IOD 的輸出端是一個(gè)三端開(kāi)關(guān)，它將傳輸線(xiàn)連接到一個(gè)已預先充電到0.5V（傳輸線(xiàn)電壓的一半）的電容器，就開(kāi)始送出一個(gè)上升沿信號。傳輸線(xiàn)未接終端負載；反射波回到發(fā)送端，相加產(chǎn)生兩倍于傳輸線(xiàn)電壓的電壓。此時(shí)，發(fā)送開(kāi)關(guān)連接到傳輸線(xiàn)電壓上。為傳輸線(xiàn)和負載的電容充電，并驅動(dòng)負載本身，就是唯一耗能的兩個(gè)動(dòng)作。在下降沿時(shí)，就會(huì )發(fā)生相反的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，先切換到電容器的 0.5V，然后在適合的時(shí)候接地。隨著(zhù)電流的反向，能量就返回到電容器。
一個(gè)基于加/減計數器的延遲鎖定環(huán)路可設定三端開(kāi)關(guān)的換向時(shí)間即計數器監控反射波的傳輸時(shí)間。你使用的硅工藝（即器件速度）與你匹配的最小傳輸線(xiàn)長(cháng)度相關(guān)。Adiabatic 公司的官員說(shuō)，對 90 納米~ 0.13 微米的硅片幾何尺寸來(lái)說(shuō)，這一長(cháng)度相當于電路板上的1~2 厘米的印制線(xiàn)。
由于這一技術(shù)精確地模擬接有適當終端負載的傳輸線(xiàn)的影響，因此也可以獲得減少 RFI 的好處。作為潛在節能的一個(gè)實(shí)例，該公司對一個(gè)手持式產(chǎn)品進(jìn)行了測量，發(fā)現其單單從處理器至 SDRAM 的一個(gè)接口就消耗了 100mW 功率，表明有可能減少 75mW。Adiabatic 公司斷定，由于 IOD 的開(kāi)銷(xiāo)小，這一功耗下降很具成本效益。該公司正在將 IOD 作為 IP 推向市場(chǎng)，IMEC 公司(www.imec.be)已經(jīng)將IOD用于航空航天工藝庫中。
Adiabatic Logic公司的 IOD（智能輸出驅動(dòng)器）提供了一種處理傳輸線(xiàn)特性的工具；常規的做法是在傳輸線(xiàn)路的末端連接它的特性阻抗（一個(gè)電阻器），以吸納能量并避免反射。為了發(fā)送一個(gè)上升沿信號，你可將傳輸線(xiàn)的發(fā)送端切換至電源電壓，這就會(huì )在傳輸線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)同樣幅度的階躍信號。如果傳輸線(xiàn)遠端沒(méi)有接終端負載，則該信號會(huì )被反射回來(lái)，經(jīng)過(guò)適當時(shí)間之后，返回到發(fā)送端并產(chǎn)生 2V （V為傳輸線(xiàn)電壓），這種情況是要避免的。IOD 的輸出端是一個(gè)三端開(kāi)關(guān)，它將傳輸線(xiàn)連接到一個(gè)已預先充電到0.5V（傳輸線(xiàn)電壓的一半）的電容器，就開(kāi)始送出一個(gè)上升沿信號。傳輸線(xiàn)未接終端負載；反射波回到發(fā)送端，相加產(chǎn)生兩倍于傳輸線(xiàn)電壓的電壓。此時(shí)，發(fā)送開(kāi)關(guān)連接到傳輸線(xiàn)電壓上。為傳輸線(xiàn)和負載的電容充電，并驅動(dòng)負載本身，就是唯一耗能的兩個(gè)動(dòng)作。在下降沿時(shí)，就會(huì )發(fā)生相反的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，先切換到電容器的 0.5V，然后在適合的時(shí)候接地。隨著(zhù)電流的反向，能量就返回到電容器。
一個(gè)基于加/減計數器的延遲鎖定環(huán)路可設定三端開(kāi)關(guān)的換向時(shí)間即計數器監控反射波的傳輸時(shí)間。你使用的硅工藝（即器件速度）與你匹配的最小傳輸線(xiàn)長(cháng)度相關(guān)。Adiabatic 公司的官員說(shuō)，對 90 納米~ 0.13 微米的硅片幾何尺寸來(lái)說(shuō)，這一長(cháng)度相當于電路板上的1~2 厘米的印制線(xiàn)。
由于這一技術(shù)精確地模擬接有適當終端負載的傳輸線(xiàn)的影響，因此也可以獲得減少 RFI 的好處。作為潛在節能的一個(gè)實(shí)例，該公司對一個(gè)手持式產(chǎn)品進(jìn)行了測量，發(fā)現其單單從處理器至 SDRAM 的一個(gè)接口就消耗了 100mW 功率，表明有可能減少 75mW。Adiabatic 公司斷定，由于 IOD 的開(kāi)銷(xiāo)小，這一功耗下降很具成本效益。該公司正在將 IOD 作為 IP 推向市場(chǎng)，IMEC 公司(www.imec.be)已經(jīng)將IOD用于航空航天工藝庫中。
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