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工艺方面可以选择小的器件,物理实现时减小连线的长度。d.降低开关频率,在式1中,电路的功耗与工作频率成正比,因此降低时钟频率可以直接降低动态功耗。②尽可能选用静态功耗小的CMOS集成芯片,以降低系统的静态漏电功耗。③尽可能地减少纯电阻的使用。纯电阻是耗能元件,电能直接转化为热能消耗掉了,所以要尽可能地避免电阻的使用。④减少有源开关器件的使用。有源开关器件如晶体管在状态转换期间有比较大的电流消耗,减少这类器件的使用有助于减小功耗。r
3设计技巧3.1硬件方面在器件选择上,要尽量实现全CMOS化的硬件设计。在设计超低功耗系统时,要对电源电压、时钟频率以及静态功耗进行控制,并遵循系统硬件设计的4项基本原则:电压能低就不高,频率能慢就不快,系统能静态就不动态,电源能断就不通。3.1.1微处理器选择随着低功耗系统需求的增加,很多单片机厂商都推出了自己的低功耗产品,如Philips公司的P8XLPC系列,TI公司的MSP430系列,Microchip公司的PIC单片机以及NXP公司的ARMCortexM0系列。如果处理器本身具有超低功耗特性,首先必须能在低电压和低频率工作,其次还要看单片机自身的特性,看是否是面向超低功耗应用而设计的单片机,需要对处理器的工作模式、工作电流、休眠电流、掉电电流作详细的统计。Microchip公司采用
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oWattXLPeXtremeLowPower极低功耗技术的MCU的典型电流消耗为:掉电电流小于100
A;看门狗电流消耗小于800
A;实时时钟和日历电流消耗小于800
A。该公司的PIC24F16KA系列的MCU,典型休眠电流可以低至20
A,实时时钟电流490
A,看门狗定时器电流370
A。该系列的MCU可使应用连续运行20年以上而无需更换电池。NXP公司采用ARMCortexM0内核的LPCllxx系列32位处理器的能耗仅为85muW/MHz,此系列处理器的功耗统计如表1和表2所列。r
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3.1.2外围集成电路与TTL数字集成电路相比,CMOS数字集成电路在低功耗特性上具有无可比拟的优越性能。在存储容量需求较小的条件下,采用FRAM代替一般的Flash或E2PROM,将会节省很多电能,因为FRAM的写入功耗是Flash和E2PROM的1/1000~1/100000。3.1.3低电压供电目前许多芯片的电源电压范围都比较宽,系统的功耗和系统的供电电压存在着一定的函数关系。对于纯电阻电路,功耗为PV2/R;对于容性负载电路,动态功耗为,见式1。从以上2式可以看出,系统的功耗与系统供电电压的平方成正比。当供电电压由5V降到3.3V时,功耗将减少50%以上;当电压降到1.8V时,功耗将减少80%以上,。r
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3.1.4分区供电分区供电就是要r
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