האינטרנט של דברים (IoT) המערכת האקולוגית צמחה מתפיסת נישה לתשתיות מתפשטות המחברות מיליארדי מכשירים, מחיישנים סביבתיים בחקלאות ועד למפקחי בריאות עונדים ובקרי בית חכמים.כל מכשיר חייב לפעול במשך חודשים או שנים על סוללה קטנה או אנרגיה מקצרת, מה שהופך את היעילות של ה-IoT הקריטית ביותר של מערכות אלה, מדגמי משוב תופסים עמדה תובענית ייחודית: הם חייבים לספק משוב מיידי או ליתר דיוק, תוך כדי שיפור יעיל יותר, תוך כדי שיפור תהליכים גמישים של תכונות עיצוב של תכונות עיצוב של תכונות עיצוב גוף יותר.

התפקיד הקריטי של תוספי מזון ב-IoT

בצומת חיישן IoT, המגבר הקדמי האנלוגי משמש את אות הגלם לפני שהוא מגיע למגירה אנלוגית-לדיגיטלית (ADC) Feedback משמש כ buffers, שלבים רווחיים, או מסננים פעילים בתוך שרשרת זו. צריכת החשמל שלהם לעתים קרובות שולט את תת-מערכת האנלוגיה כי הם מניעים עומסים פנימיים וחייבים לשמור על לינאריות על פני רוחב הפס.

אסטרטגיות עיצוב בסיסיות עבור Ultra-Low Power Feedback Amplifiers

אזור הסגידה

אחת הטכניקות החזקות ביותר להפחתת הכוח היא להטיא את הטרנסיסטורים במצע (הההפצה) באזור (הההטיה הנכנית) במשטר זה, זרם הניקוז קשור באופן אקספוננציאלי למתח של הקוד, המאפשר למגבר להשיג משיכה מעשית (gFLT: 0mFLT:1) ברמות הנוכחיות, אשר יהיו בלתי אפשריים בסולם הנוכחי.

בחירה ב-Threshold Transistor

מתחי סף סטנדרטיים של 0.5–0.7 V במעבדים CMOS יכולים לכפות מעצבים להשתמש במתחים היצע גבוה יותר או זרמי הטיה גדולים יותר כדי להשיג את חדר הראש הרצוי (נמוך-VirFLT:0thphciop1) אפשרויות טרנספורמטיביות (כולל אפשרויות סיליקון) גבוהות יותר, זמינות בתהליכים מודרניים רבים, להפחית את המתח הנדרש כדי להפעיל את המכשיר.

טכניקות מתקדמות

(ההטיה קלאסית של שלבים כמו שער חד-משמעי להטיה של פסולת סטטית כאשר המגבר הוא idle. חיקוי טכניקות הטיה דינמית להתאים את זרם ההטיה בתגובה לפעילות האותות.לדוגמה, המגבר יכול לפעול בעיוות כוח-כוח נמוך של מילר בזמן מרווחי-טווח שקטים ומתגמל למצב פעיל יותר רק כאשר אירוע אותות מתרחש מעגלי כגון: FLT2: CLT2 רגיל יכול להפעיל גישה מיקרו-מסלולארית או זרם-מסלולארית.

רשתות ההרחבה High-Impedance Feedback

(הופנה מהדף ניגודים ו- capacitors ב-Active non-inverting amplifier מציג עומס DC לשלב הפלט.עבור עיצובים אולטרה-נמוכים, ההתנגדות הזו צריכה להיות בטווח מגה-אום כדי לשמור על משוב הנוכחי מתחת לזרם ההטיה של הפלט טרנזיסטור.פוליסילייקון יכול גם לשפר את התנגדות גבוהה או מעגלים עם עמידות מכובשים כי יש התנגדות גדולה ללא מענה סטטי, אך ניתן להפחתה מעשית:

התנצלות מתקדמת לעוצמה

2 פרקים לעומת 3 פרקים להתנצלות

(בעיצובים בעלי כוח נמוך עם דרישות רווח בינוניות (60-60 dB), שתי שלבים מתואמת מילר נותר פופולרי כי הוא מספק דחייה טובה ואת שולי שלב של שלב.אבל כאשר הרווח הנדרש עולה על 80 dB, שלושה שלבים מקובעים בקפידה פיצוי מילר או NMC (נס מילר) טופולוגיה לעתים קרובות לצרוך פחות מקוד אחד גבוה בשלב זה הוא מקבל כל כך נמוך יותר מאשר שלב אחד גבוה.

המונחים: inverter-based amplifiers

הטופולוגיה הנוכחית מאפשרת את אותה הטיה הנוכחית לשימוש על ידי שני נתיבי האות NMOS ו- PMOS.ה-FLT הקלאסי:0push-pull inverterphFLT:1 הוא דוגמא נפוצה: כאשר הטיה ב-IoT subthreshold, הוא מציע יעילות נוכחית מעולה ויכול להשיג מעל 40B עם רק כמה ננומפטים שונים של זוג של מתח נמוך יותר מצמצם את דרישות זרם נמוך יותר (במיוחד לאפסד) אשר יכול להשיג יעילות גבוהה יותר להפחתה גבוהה יותר של אספקת חשמל הנוכחית (במיוחד תצורה גבוהה יותר) ו-1.0.

דינמיות אלמנטים התאמה וצפוף

מגברי כוח אולטרה-נמוך סובלים לעתים קרובות ממתח מלמטה גבוה ורעש 1/f כי החיישנים הקלט הם קטנים ומוטים בהסחה חלשה. ייצוב וטכניקות אפס אוטומטי יכול להפחית את השגיאות הללו ללא שריפת כוח סטטי נוסף.בממשק מגברי חשכי-אינטרנט, האות הוא מתואם לתדירות גבוהה יותר, מגברה, ולאחר מכן, בעוד שהרעשים נמוכים ומוסמכים לכדי לחץ נמוך יותר.

טכנולוגיה ושיקולי תהליכים

CMOS Node Selection

(הופנה מהדף CMOS nodes (למשל, 65 nm או 45 nm) מספק מעברים מהירים יותר וקצבות שער נמוך יותר רוחב יחידה, אשר מפחית את הכוח הדינמי של מעגלי בקרה דיגיטליים מקובלים, עם זאת, ביצועים אנלוגיים בשפל גבוה יותר של צומתי אינטרנט (nupout) נמוך יותר של עלייה משמעותית של 0mFLT:0mFLT:1) LT:2d; 000 גרם לאפקטים של טיפול גבוה יותר מ-Fulowd (מ"מ-Fulowd)

פאסיביות Leakage and Layout

ברמות הטיה ננואמפ, זרם הדלפה של רכיבים פסיביים - במיוחד המתנגדים לפידבק - יכול להפוך לחלק משמעותי של הנוכחי של המגבר. ניגודים פוליסליקון עם עמידות גבוהה של גיליון (1 k ⁇ /sq או יותר) מועדפים, אבל הם גם מציגים את הדלפות של 10 נקודות לחץ עצמאיות מתח וטמפרטורה.

מערכת ניהול כוח מערכת

מצבי שינה ו Wake-Up Circles

(מגבר משוב חייב לעתים קרובות להיות מופעל ויציב במהלך תקופת הפעלה כולה, גם כאשר החיישן אינו קורא. a פשוט כוח-down transistor כי ניתוק הטיה המגבר יכול לחסוך זרם משמעותי במהלך זמניים, אבל זמן ההתעוררות תלוי על גבי גנרטור מנקה 1-F רגיל יכול להיות רק על ידי מנקה-ידי מטהר זמן מוגבל יותר של זמן, רק על ידי מטהר של זמן פנויה) על ידי מטה אחד בלבד, על ידי מטה אחד של זמן קצר יותר מאשר על ידי מטה אחד בלבד, כדי לאפשר את גודל זרם זמן קצר יותר של 10 ק"מ"מאט (F) ו-מאט) של זמן קצר יותר גבוה יותר של 10.

כוח Gating and Voltage Scaling

כוח ברמה של מערכת יכול לכבות לא רק את המגבר אלא גם את הרגולטור האספקה שלה, משאיר רק נתיב הנוכחי דליפה. Voltage קנה מידה כוח מופחת באופן חד-משמעי עם מתח אספקה, כך להפעיל את המגבר במינימום היצע שניתן לאספקת (בדרך כלל נקבע על ידי דרישות הקטנת אספקת) הוא חיוני.

עיצוב משותף עם ADCs כוח נמוך וחיישנים

מגבר משוב אינו פועל בבידוד.רווחו ורוחב הפס שלו חייבים להתאים את הפלט של החיישן ואת ה- ADC של קיבולת קלט קליטה.לדוגמה, מד תאוצה של mMS עשוי לדרוש מגבר עם מגבר גבוה של קידוד ADC וקומה נמוכה של PGB), בעוד גשר ממתאם דורש קלט שונה עם התאמה הדוקה של מספר דינמי (OC) עם תכונות יעילות של רזולוציה גבוהה של PGC כדי להרגיע את הפחתת כוח).

דוגמה מעשית: אולטרה-Low Power Amplifier עבור חיישן PPG

בהתחשב בגרף photoplethysmography (PPG) חיישן עבור ניטור קצב הלב.התתת photodiode הנוכחי הוא על סדר של 10-100 nA וחייב להיות מומר למתח ומוגבר ל -1 V שיא עד ל-peak עבור ADC. a transimped amplifier (TIA) עם משוב של 10 ⁇ משיג רווח של 10 VRHMA: 1 / ACMH) עם זרם של כוח נוכחי של 2.

עידוד ואימות של כוח

(הדגשה של הכוח הסטטי והדינמי של מגבר משוב היא פשוטה, אבל מדידות בעולם האמיתי לחשוף parasitics ו-Fielphageways כי מודלים סימולציה עשויים להחמיץ.כאשר מדידת זרמי רמת ננואמפ, יחידת דיוק של מקור-מטר (SMU) או picoammeter נדרש גם על פני מערכת לחץ דם יציבה מעל טווח הטמפרטורה הנוכחי של 20 גרם להפחתה של צריכת החשמל הנוכחי:0 מעלות צלזיוס אינו יכול להיות מוגן מעל לטווח הארוך הנוכחי.

מגמות עתידיות ומסקנות

טכנולוגיות מתפתחות כגון:0 (ngative-capacitancy Transistorsance TransistorsFOVA) ו-FLT:2-ממדיות חומרים ערוץ LT 3 הבטחת להפחית באופן דרמטי את המתח הנדרש להפעלה תת-קרקעית, המאפשרים למגברים לא רלוונטיים לצרוך רק פיקוממים של הטיות על המעגל, למידה היא להיות מוחלת באופן אוטומטי בגודל של חומר אספקת חשמל ואפקטים של 5 לכדי יכולת אחת בלבד.

(הופנה מהדף) (המכונה: 1) ⁇ ) ,(ה) ,(ה) ,הההסברים של ה-N) ב-[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]