当前的移动设计努力在高耗能(power-rich)的功能性和更长电池寿命的需求之间取得平衡。本文将探讨在混合电压供电的移动设计中,混合电压电平如何提高ICC电源电流及逻辑门如何降低功耗。 低ICCT技术有利于节能 目前,大多数便携设备都备有多个电源轨,但在输入高电平(VIH)低于电源电压(VCC)时,仍可能产生不定功耗。当输入电压为电源轨电平(VIL = Gnd 或 VIH = VCC)时,CMOS一般具有极低的静态ICC和泄漏电流,故是移动应用中逻辑器件的首选技术。不过,若VIH < VCC,会发生这种情况:输入级的PMOS和NMOS晶体管可能均在不同级“导通”,此时传导电流,在 在现代移动设计中,平衡高性能和延长电池寿命是至关重要的挑战。电源技术的进步,特别是创新性的逻辑技术,已经成为实现这一目标的关键。本文聚焦于如何在混合电压供电的移动设计中,通过混合电压电平和优化逻辑门来降低集成电路(IC)的电流消耗,即ICC(全称为Integrated Circuit Current,集成电路电流)。 低ICCT(Integrated Circuit Current Transient,集成电路电流瞬态)技术是节能的一种有效手段。在许多便携式设备中,尽管采用了多电源轨设计,但当输入高电平VIH低于电源电压VCC时,仍然会出现不确定的功耗。CMOS(互补金属氧化物半导体)技术因为其在输入电压为电源轨电平时具有极低的静态ICC和泄漏电流,而在移动应用中被广泛采用。然而,如果VIH小于VCC,输入级的PMOS(P沟道金属氧化物半导体)和NMOS(N沟道金属氧化物半导体)晶体管可能会同时导通,导致电流流动,增加了静态电流ICC。这种状态下的电流增加被称为ICCT电流,它在输入电压接近阈值时引起额外的电源电流消耗。 为了减少这种功耗,飞兆半导体等公司开发了低ICCT门电路技术。这种技术通过专有的输入电压设计降低了输入阈值电压,扩大了输入电压范围,同时保持了有效的逻辑低电平VIL不变。例如,通过重新设计输入结构,当输入电压VIH为2.5V时,相比于标准CMOS门电路,低ICCT门电路的静态功耗可以降低100%,从而极大地减少了功耗。 表1展示了不同VIH条件下的节能潜力,表明在各种VCC/VIN条件下,低ICCT门电路能显著减少ICCT电源电流,从而降低静态功耗。飞兆半导体提供的低ICCT门电路系列(如NC7SVL)不仅在功耗控制上表现出色,还提供了微小的封装尺寸,如1.0x1.0mm的MicroPak 2封装,这有助于进一步节省空间,满足便携设备对小型化的需求。 通过采用低ICCT技术,系统设计师可以在保证功能丰富的同时,有效地降低电源电流,延长便携设备的电池寿命。在面对越来越复杂和功耗敏感的移动应用时,这种技术的应用显得尤为关键。通过选择支持低ICCT特性的逻辑组件,设计者可以确保其系统在保持高性能的同时,也具备出色的能效,这对功率预算紧张的便携式应用尤为重要。
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