东芝推出接收和发射电流消耗分别为3.2mA和3.5mA的蓝牙低能耗片上系统

2016-12-20 来源:微波射频网 我要评论(0) 字号:

东芝公司(TOKYO:6502)已开发出与4.2版本兼容的蓝牙(Bluetooth®)低能耗1片上系统(SoC),该系统将消耗电流降至当前由小型纽扣式锂电池驱动的物联网(IoT)设备用产品2的50%。通过采用适合低功耗运行的体系结构配置和模拟电路设计,接收(RX)和发射(TX)的电流消耗分别仅为3.2mA和3.5mA3,从而大幅延长电池续航时间。此外,片上系统还整合了射频(RF)4匹配网络,减少了外部元件数量,并助力缩减物联网设备尺寸。这项技术将于11月8日由电气和电子工程师协会(IEEE)在日本富山主办的2016年亚洲固态电路会议(A-SSCC)上展出。

物联网近来的迅速发展催生了智能手表和智能腕表等可穿戴多功能物联网设备,这些设备可收集并管理各种传感器信息。专为低功耗无线通信开发的蓝牙低能耗将应用于众多物联网设备中,以减轻重量并延长电池续航时间。通常情况下,电流功耗和无线电性能——接收灵敏度与发射功率——之间需做出取舍,而且传统的蓝牙低能耗片上系统无法同时满足这两个要求。尽管将外部元件置于蓝牙低能耗片上系统内以缩减蓝牙低能耗设备的尺寸行之有效,但是搭载内置射频匹配网络的蓝牙低能耗片上系统的接收灵敏度退化和发射功率下降仍是问题,原因在于损耗不匹配。

东芝已推出三项降低蓝牙低能耗片上系统电流消耗的技术:(1)适用于低电流消耗的接收机体系结构配置;(2)高效电源管理系统;以及(3)低电流射频设计。

(1) 接收机体系结构引入了本机合成器,使用的频率仅为传统接收机的一半,从而降低本机振荡器的电流功耗。尽管该体系结构由于其复杂的频率配置易受干扰信号影响,但可通过采用能够避免蜂窝信号折叠(folding)的频率分配提高抗干扰性。

(2) 为改善稳压器(LDO:低压差)5的功率损耗,低压差已从片上系统去除。由于因直流-直流变换器噪音切换造成的性能退化令人担心,锁相环路6被用于固定直流-直流变换器的切换频率,并防止蓝牙低能耗所用的频段干扰。

(3) 低电流射频设计方面,为了TX和RX能够共用一个压控振荡器(VCO),压控振荡器的频率调谐范围必须显著加大,进而使电流消耗增加。通过将压控振荡器分别用于TX和RX来缩小各压控振荡器所需的频率调谐范围,可降低电流消耗。此外,功率放大器也引入开关功率放大器技术,用于降低电流消耗。

通过采用这些电流技术,东芝的蓝牙低能耗片上系统已将工作电流消耗降至3.2mA(用于RX)和3.5mA(用于TX),同时提高了无线电性能;RX方面,灵敏度为−93 dBm,输出功率为0 dBm。此外,通过将所有的射频匹配网络整合于采用65 nm CMOS工艺制造的片上系统内,外部元件数量可从东芝当前产品所需的19个降至7个。

东芝将在蓝牙低能耗产品中采用这项全新电流消耗技术,蓝牙低能耗产品定于今年12月开始批量生产7

[1]:Bluetooth®字标和标识为Bluetooth SIG的注册商标,
[2]:与东芝的“TC35667FTG”比较。
[3]:2016年7月11日公布的全球最低电流功耗;东芝调查。
[4]:无线通信使用的频率
[5]:可在即便输入和输出之间的电压仅存在微小差异的情况下运行的稳压器
[6]:电子电路图,用于同步反馈控制的输入和输出信号的相数和频率。
[7]:工程样品已于2016年10月起供应。

关于东芝公司

东芝公司是一家《财富》全球500强公司,致力于将其在先进电子和电气产品及系统方面的一流能力运用于三大重点业务领域:更为清洁和安全的维持日常生活的能源业务;保持生活质量的基础设施业务;以及实现先进的信息社会的存储业务。在东芝集团的基本承诺“为了人类和地球的明天”的指引下,东芝竭力推动全球业务,并致力于实现一个让子孙后代可以享有更加美好的生活的世界。
东芝于1875年在东京成立,如今已成为一家有着550家附属公司的环球企业,全球拥有超过188,000名员工,年销售额逾5.6万亿日元(500亿美元)。(截至2016年3月31日。)

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