在設(shè)計IC時如何加入節(jié)能思想

　　以警報器和安全探測器為例，僅研發(fā)一個電池就需要耗費數(shù)年的時間。充分了解可用電池的具體規(guī)格、可接受的電池交換進程數(shù)、安全等級以及頻次要求能夠為在應(yīng)用電路上增加智能層提供更合適和準確的解決方案。節(jié)約能源問題可以通過很仔細的定義設(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，集成一個擁有完善功能的狀態(tài)機或者植入一個能靈活處理很多“what-if”輸入和其他情況的微處理器。針對不同的應(yīng)用場合，每種方案都可以定義可選的備用模式，高耗電行為的時限和運行模式。這種靈活性需要設(shè)計者和使用者對電源進行多種方式的控制，包括定義該用途所要求功能的使用范圍。

　　從另一個觀點出發(fā)，進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。

　　通過對應(yīng)用環(huán)境的充分理解，可以在IC中加入互補模塊來消除低效率或者無效率。例如，可以在單片機里加入一個高/低輸出動力模式單元。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。

突破性知識成果

　　硅中嵌入單元構(gòu)成了一個公司改進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，增強電源效率和功能的方法。安森美半導(dǎo)體就是一個很好的例證，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)品能夠在一個接收活動的工作周期里處理能耗問題。

　　為了解決工業(yè)標準的接收喚醒時間長達500-μs 到1-ms的問題，開發(fā)出了一種能夠提供快速RF晶振啟動的 “快速啟動”振蕩器。只需要15μs，晶振就能啟動。在130μs內(nèi)，集成接收器就能開始接受或者檢查射頻信號的狀態(tài)。這個結(jié)果意味著減少了至少75%的等待時間，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)動的設(shè)備終端上同時降低了能源消耗。并且由于它能在非工作時間關(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，一個效率低下的系統(tǒng)會損耗能源。對于ICs也是同樣的道理。可調(diào)整的阻抗匹配就是一個很好的例子。通過研發(fā)能存儲記錄器設(shè)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為了改善信號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，儲油罐能使RF傳輸受到干擾。如果這些物體是移動的，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。另一個方面，如果為了應(yīng)對強干擾的情況而把能源消耗增加到一個不變的程度，那么當障礙物較少的時候，這就會造成能源浪費。為了解決這種兩難的局面，可以設(shè)計一個帶有自動調(diào)節(jié)能源閾值的IC，這樣就能自動的和動態(tài)的調(diào)節(jié)設(shè)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數(shù)據(jù)通道傳送出來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(wěn)定可靠性。這樣，在同一個信號強度下，反而更易于接收。在RF中，通常建議加入一個“時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)”電路，這能使數(shù)據(jù)傳輸時鐘和數(shù)據(jù)接收時鐘同步。另一個例子是通過使用兩個獨立的接收通道實現(xiàn)天線空間的多樣化。為了避免浪費能源，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(shù)據(jù)塊間的操作更有效和可靠。同時，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。

　　當運行速度和功能性等其他指數(shù)都相同的時候，硅元件較小的幾何尺寸需要更低的電流來實現(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，一個小的器件封裝也能夠使得設(shè)備系統(tǒng)的運行效率更高，所耗材料更少。

　　功率預(yù)算是一個長期存在的限制。為了能節(jié)約能源，單片機設(shè)計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)能提升到一個更高水平。另一個方法就是簡單的削減可能存在的能耗。