作者:Lluis Beltran Gil,產品應用工程師 摘要 本文介紹用于在低功耗信號鏈應用中實現優化能效比的精密低功耗信號鏈解決方案和技術。本文將介紹功耗調節、功率循環和占空比等用于進一步降低系統功耗的技術(不僅限于選擇低功耗產品,這有時并不夠)。還將探討如何使用通道時序控制器、FIFO和電壓監控模塊等片內特性來簡化系統設計,并在主機控制器側和整個系統層面實現節能。 簡介 對于在幾十年之前的廣告中演奏兔子舞曲的小鼓來說,最執著的事情就是能夠持續不斷地進行演奏。在為現場儀器儀表(檢測溫度、壓力或流量)或遠程生命體征監測設備等應用設計電池供電的測量系統時,低功耗信號鏈至關重要。甚至對于主電源供電的系統,也需要最大限度降低環境影響或能源成本,這促使硬件設計人員不斷改善系統的能效比。低功耗設計能夠帶來一些間接性的優勢,比如,如果能夠減少并聯的電池的數量,解決方案的尺寸會隨之減小。低功耗設計還具有更深層次的優勢,因為系統耗費的能量更少,使得IC芯片的溫度也更低。這有助于延長產品的使用壽命。 要在短時間內完成低功耗硬件設計,從精密低功耗信號鏈著手會是一個非常不錯的起點。除了選擇低功耗元件之外,還可以采用多種功率優化技術來進一步降低系統功耗,例如功耗調節、功率循環和占空比。此外,很多設計選項,例如選擇合適的電阻值或使用存儲器也是非常重要的因素,關乎著能夠實現嚴格的低功耗目標和優化的電池壽命。 例如,找出信號鏈中可以取消的構建模塊,或者在達到某些條件時會暫時斷電的模塊,會有助于我們采用低功耗技術。這需要精準的時序分析1, 2,并對電路操作分級或調節占空比。如果多個構建模塊多數時間都處于閑置狀態,即可讓這些模塊進入關斷模式或者直接將它們關閉。注意,與使用關斷模式相比,設備進行全功率循環會對功率和時序產生一些影響。 在正確采用這種時序之后,可以通過盡可能減少微控制器互動來進一步改善主系統層級的功耗。這就需要使用外部或內部存儲器,以便在主機控制器被關斷之后存儲數據。 在系統層面應用節能技術會有一些差異,具體取決于使用哪種類型的ADC來數字化傳感器信息,包括SAR ADC和∑-∆ DAC,關于這一點將在后續章節中詳細介紹。此外,硬件設計選擇,例如數字通信上拉/下拉電阻、電阻分壓器和增益設置電阻等也會影響整體的信號鏈功耗。 下載全文: |