低功耗電路設計的案例
低功耗射頻無線數據采集節點電路
隨著集成電路、無線通信技術和嵌入式技術的發展，無線通信網絡也應運而生，無線傳感網絡具有低功耗、低成本、分布式和自組織的特點。傳統的無線射頻通信模塊體積大，需要控制芯片來控制射頻模塊，這就增加了設計的成本，而且可移動性不好。
半導體技術的不斷進步使處理器芯片可以被集成為體積很小的一塊，而價格變得更便宜，專用的無線網絡芯片和技術也得到發展。文中采用了TI公司的CC430F5137(＄3.3750)設計并實現了一種應用于無線網絡中的節點模塊。CC430F5137是一款內部集成了射頻核的芯片，它內置了CC1101(＄2.0625)射頻核，使用單顆芯片就可以完成數據的采集、處理、發送與接收，使電路板的體積可以變得更小、更便宜。為了實現網絡節點的低功耗設計，本文采用了射頻模塊的無線喚醒（WOR）功能。同時，利用射頻核的空閑信道評估（CCA）功能改進了射頻發送的算法，提高了多節點向中繼器模塊發送數據時的準確性。
總體設計方案
無線傳感器網絡是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成的網絡。它是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，以協作的方式感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內被感知對象的信息，并最終把這些信息發送給網絡所有者。無線傳感器網絡主要實現了數據的采集、處理和傳輸三種功能。
傳感器網絡節點一般受到工作環境的影響，功耗問題是要首先考慮的。考慮到低功耗要求的設計，節點設備的主控MCU選擇 CC430F5137，利用它內置的射頻通信模塊進行射頻通信。由于其低功耗的特點可采用電池供電。軟件部分利用CC1101的無線喚醒功能，能史好地降低系統功耗。
無線傳感器網絡中可以掛接多個節點設備，而每個節點設備的地址必須唯一。本文設計的節點設備采用撥碼開關來設置每個節點設備的地址，確保每個節點都有一個唯一的地址。
展開 集成電路低功耗與可靠性技術研討會|成都
各位技術鄰鄰友們，
近年來隨著技術發展，芯片的集成度越來越高，運算能力也越來越強，我們在低功耗設計與可靠性分析上面臨更多的挑戰，面對這些挑戰，仿真技術開始廣泛應用于集成電路設計之中。在汽車芯片行業、通訊芯片行業、HPC\A.I\PMIC等模擬電路、FPGA、傳感器中仿真技術都有大量應用。，以減少流片失敗的風險，加快芯片上市進程。
7月10日，ANSYS將在成都舉辦“集成電路低功耗與可靠性技術”研討會，屆時歡迎各位蒞臨現場進行討論。
Multiphysics Enable Silicon Success
在汽車芯片行業，針對可靠性的嚴格要求使得在電源完整性，信號完整性，電遷移，電磁干擾，ESD，熱分析等方面有大量仿真需求。自2017年開始TSMC與ANSYS聯合發布針對汽車芯片解決方案，給用戶提供了標準流程去解決可靠性分析的問題。完成這些仿真任務并非易事，需要多物理場仿真技術來考慮電熱耦合，熱應力耦合等作用。同時我們還需要芯片-封裝-系統(CPS)聯合仿真技術來實現更高精度的仿真結果。
而在通訊芯片行業，特別是最新的5G相關芯片，低功耗設計尤其重要。這類芯片通常使用FinFET工藝，芯片集成度高、規模龐大、功耗高企，如果不重視低功耗設計將導致大量電源完整性、電遷移、散熱等問題的發生。
展開 半雙工MS2561低功耗 高ESD能力 485 接口電路
產品描述：MS2561 是一款低功耗、高 ESD 能力的 RS485 通訊接口電路；在接收模式下，其功耗僅為 120uA 左右，在關斷模式下，其功耗不超過 1uA；A/B 端 ESD 耐壓可達±25kV，且無自激現象；最高數據傳輸速率可達 250kbp。
低功耗GNSS設計TIPS：功耗、性能和成本需要如何權衡
通過有效減輕射頻干擾，可防止因信號損失而迫使接收機重新進入大功耗的信號捕獲階段，從而降低 GNSS 接收機的功耗。減輕射頻干擾需要對精密電路板設計進行前期投資，并且可能需要額外的濾波器，而這會增加射頻路徑中的信號衰減。使用無源天線設置時，可能需要添加一個低噪聲放大器 (LNA)。
對于不需要持續跟蹤的應用，許多 GNSS 接收機提供省電模式 (PSM)，該模式通過限制 GNSS 接收機在位置計算之間的跟蹤功能來大幅降低功耗。
PSM 有多種類型，各自具有不同的優點和缺點。要在接收機性能和功耗之間取得最佳平衡，開發人員需要明智地選擇最能滿足用例需求的 PSM。
基于硬件的功耗優化策略
跟蹤解決方案的設計人員可以使用一整套設計策略來優化設備的功耗。由于每個決策不僅會影響功耗，而且還會影響跟蹤解決方案的性能、尺寸和成本，因此解決方案設計人員必須仔細權衡每種策略的利弊，以找到能夠提供所需跟蹤性能的最低功耗配置。
最佳元器件選擇
選擇低功耗的元器件（LNA、晶振、實時時鐘）會小幅改善 GNSS 接收機運行期間的總功耗。
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邀請您參加集成電路低功耗與可靠性技術研討會 | 成都
Multiphysics Enable Silicon Success
近年來隨著技術發展，芯片的集成度越來越高，運算能力也越來越強，我們在低功耗設計與可靠性分析上面臨更多的挑戰，面對這些挑戰，仿真技術開始廣泛應用于集成電路設計之中。
例如，在汽車芯片行業，針對可靠性的嚴格要求使得在電源完整性，信號完整性，電遷移，電磁干擾，ESD，熱分析等方面有大量仿真需求。自2017年開始TSMC與ANSYS聯合發布針對汽車芯片解決方案，給用戶提供了標準流程去解決可靠性分析的問題。完成這些仿真任務并非易事，需要多物理場仿真技術來考慮電熱耦合，熱應力耦合等作用。同時我們還需要芯片-封裝-系統(CPS)聯合仿真技術來實現更高精度的仿真結果。
而在通訊芯片行業，特別是最新的5G相關芯片，低功耗設計尤其重要。這類芯片通常使用FinFET工藝，芯片集成度高、規模龐大、功耗高企，如果不重視低功耗設計將導致大量電源完整性、電遷移、散熱等問題的發生。這需要我們從RTL開始對功耗進行預估以及從邏輯上進行功耗優化，也需要我們對于規模龐大的芯片也能快速并且精確地評估巨大功耗對電源網絡、散熱等方面的影響。
展開 提供了一種低功耗睡眠模式來關斷內部電路的雙通道集成電機驅動芯片-SS6811H
電機雙通道驅動芯片，通常指能夠控制直流電機實現正轉、反轉和制動等雙向運動功能的集成電路（IC）。這類芯片內部多采用H橋電路結構，通過控制功率MOSFET或晶體管的導通與關斷，改變電機兩端的電壓極性，從而實現電機的雙向驅動。
核心工作原理與技術特性：
H橋拓撲結構?：這是雙向驅動的基礎。芯片內部集成四個功率開關（通常為MOSFET），排列成“H”形。通過邏輯控制電路，精確控制對角線開關的導通，使電流沿不同方向流過電機，實現正反轉。其關鍵優勢在于不僅能控制方向，還能實現動態制動（短接電機兩端）和脈寬調制（PWM）調速。
?關鍵性能參數?：
?驅動電流?：決定了芯片能帶動多大功率的電機，分為連續輸出電流和峰值電流。
?工作電壓范圍?：決定了芯片適用的電源系統。寬電壓范圍（如3V-20V）的芯片適配性更強。
?導通電阻（Rds(on)）?：指內部功率管的導通電阻，數值越小，芯片自身的功耗和發熱越低，效率越高。
?保護功能?：高端芯片會集成過溫保護（TSD）、過流保護（OCP）、欠壓鎖定（UVLO）等，這對提高系統可靠性至關重要。
工采網代理的SS6811H是一款雙通道H橋驅動芯片；采用PWM接口進行控制；具有兩個獨立的H橋驅動通道，每個H橋能夠提供1.6A的輸出電流(在24V和Ta = 25°C適當散熱條件下)，可同時控制兩個電機；能夠精確地控制電機的速度和方向；適用于舞臺燈光和其他電機一體化應用。
SS6811H電壓范圍8.2V~38V，導通電阻0.72Ω，內部的功率輸出模塊由N型功率MOSFET組成，能夠提供高效的功率輸出。雙通道H橋使得它可以驅動兩個刷式直流電機，一個雙極步進電機，或者螺線管等感性負載。同時它還提供了一種低功耗睡眠模式，通過設置SLEEP引腳來實現，可以關斷內部電路，以達到非常低的靜態電流。
展開 一款專為便攜式數字音頻應用設計的低功耗、高品質立體聲編解碼器-CJC8990
通過?低通濾波器?提取出主信道信號（L + R），并通過?帶通濾波器?提取出38kHz的副信道信號（L - R）。
導頻信號恢復與同步?：利用?選頻電路?從復合信號中提取出19kHz的導頻信號。此信號作為參考，通過?鎖相環（PLL）技術?倍頻生成一個與發射端完全同步的38kHz本地副載波。
副信道解調?：將提取出的38kHz副信道信號與本地恢復的38kHz同步副載波輸入到?平衡解調器?（或稱為環形檢波器）中。經過解調，即可還原出原始的差信號（L - R）。
工采網代理的CJC8990是一款專為便攜式數字音頻應用設計的低功耗、高品質立體聲編解碼器。該設備集成了完整的接口，可連接單個立體聲耳機或線路輸出端口。由于無需單獨的耳機放大器，外部組件需求大幅降低。先進的片上數字信號處理技術可實現圖形均衡器、3D聲音增強以及麥克風或線路輸入的自動電平控制。
CJC8990可作為主設備或從設備運行，支持多種主時鐘頻率，包括USB設備的12MHz或24MHz，以及標準256fs速率（如12.288MHz和24.576MHz）。不同的音頻采樣率（如96kHz、48kHz、44.1kHz）可直接由主時鐘生成，無需外部 PLL 。
CJC8990芯片支持低至1.8V的供電電壓，其數字核心可低至1.5V運行以節省功耗，所有電源的較大電壓為3V。該芯片的不同模塊還可通過軟件控制實現斷電。CJC8990采用超薄4x4mm COL封裝，體積小巧，特別適合手持及便攜式設備使用。
CJC8990是一款低功耗音頻編解碼器，集高品質音頻、先進功能、低功耗及緊湊體積于一身。這些特性使其成為MP3和迷你光盤播放/錄制設備等便攜式數字音頻應用的理想選擇。該芯片采用24位立體聲多比特ΔΣ模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC），并配備過采樣數字插值與抽取濾波器。
展開 基于電阻仿真的無線傳感器風能采集方法研究
1 智能無線傳感器網絡的風能采集
近年來,從周圍環境中獲取可再生能源以延長微型低功耗無線傳感器節點/網絡工作壽命的研究工作變得非常流行[5,6,7,8]。盡管在低功耗電子電路設計、高能量密度存儲設備和優化功率監測網絡協議方面有很大的進步,但有限的能量存儲單元所提供的能量仍然限制了分布式嵌入式系統的自主性。在實際應用中,更長的工作壽命是許多WSNs系統的一個重要目標。為了實現這一目標,我們需要從僅依賴電池驅動的傳統WSNs轉變為一個真正自主和可持續的能量采集無線傳感器網絡(Energy Harvesting Wireless Sensor Networks,EH-WSN)[8]。對于EH-WSN來說,傳感器節點與某種形式的能量采集機制結合在一起,它可以直接從周圍環境中采集風、光、振動等能量,用于給傳感器節點上的機載電池/超級電容器充電。因此,延長節點工作壽命所需要的維護非常少。
與任何普通的可再生能源一樣,風能采集(Wind Energy Harvesting,WEH)已被廣泛研究并應用于大規模場合,如大型風力發電機用于為遠程負載提供電力以及并網[9]。然而,很少有文獻涉及微型風力發電機小規模WEH的相關研究[10],微型風力發電機體積小,靈活性高,可為部署在偏遠地區的小型自主傳感器的監測提供驅動,或甚至可以長期暴露在諸如突發性火災、沙塵暴等惡劣的環境中。
對于一個在低風速下運行的高效空間的微型WEH系統,由于WEH系統采集的用于驅動無線傳感器節點的電功率通常非常低,只達到毫瓦級別或更小。如果微型風機沒有運行在最大功率點處,這種情況會變得更糟。因此,本文采用電阻仿真方法研究了微型風力發電機。該方法的基本原理是有效控制負載阻抗來模擬風力發電機的源阻抗以在電源和負載之間達到良好的阻抗匹配,使采集到的功率在任何運行風速下都是它的最大值。
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