B. Dịng vi xử lý Pentium
3.2.1.4 BidirectionaI Dịch
Các phương pháp mơ tả trên đây tất cả làm việc cũng cho translat- ing một chiều tín hiệu. Gì xảy ra nếu 1 5V ngoại vi- eral cư trú trên 1 3V xe buýt? Lý tưởng nhất, 1 thiết kế cĩ thể nơi 1 5V thiết bị và 1 3V thiết bị trên các như nhau hệ thống xe buýt. Thật khơng may, 1 lưu hành 3V đầu ra sẽ là bị hư hỏng khi 1 5V một phần ổ đĩa các xe buýt. Tùy thuộc trên các nhà nước của các đầu vào để các 3V thiết bị đầu ra bộ đệm, nĩ là possi- ble mà các p-transistor sẽ xoay trên (Hình 3-4). Nếu này thiết bị biến trên, các 5V cung cấp và 3V cung cấp là ngắn ed với nhau. Ngay cả nếu này tình hình khơng khơng xảy ra, 5V
tín hiệu vẫn cịn về phía trước thành kiến các ESD bảo vệ điốt trong các 3V thiết bị, tạo 1 tình hình tương tự để 1 5V đầu ra lái xe 1 3V đầu vào. May mắn thay, 1 số của nhà sản xuất là sản xuất bộ đệm với hai VCC chân. Các thiết bị dịch
bidirectionally giữa các hai VCC giá trị. Những là các nhất thực tế giải pháp cho hai chiều dịch giữa 3V và 5V. Sys- tem bus phải hoạt động tại 1 duy nhất điện áp với khác điện áp đệm.
Hình 3-4. 5VDeviceDrivinga Floated3VOutput
3.2.2 Nhược điểm CỦA TRỘN ÁP HỆ THỐNG
Nĩ là rõ ràng tại này điểm mà cĩ thực sự là khơng advan- tages để hỗn hợp điện áp hệ thống trên hồn thành 3V de- dấu hiệu. Họ chỉ tồn tại vì của các vắng mặt của 1 com- plete lựa chọn của thấp điện áp thiết bị. Trong khi các indus- cố gắng của quá trình chuyển đổi để 3V, các Mục tiêu của thiết kế là để giảm thiểu các bất lợi của hỗn hợp điện áp hệ thống. Hai của các hạn chế của hỗn hợp điện áp hệ thống là điện áp cung cấp yêu cầu và bổ sung hiện tại tiêu thụ3.2.2.1.
Nhiều Nguồn cung cấp trong Hỗn hợp Điện áp
hệ thống A chính bất lợi của hỗn hợp điện áp hệ thống là các yêu cầu của nhiều điện áp nguồn cung cấp. A điển hình sys- tem cĩ thể yêu cầu 3V (Lớn thành phần, bộ nhớ), 5V
(cũ hơn thiết bị ngoại vi, nhỏ màn hình), g 12V (RS-232 thơng tin liên lạc) và ngay cả cao hơn điện áp (Backlit LCD màn hình, vv.) Một mục tiêu trong thiết kế 1 hỗn hợp điện áp hệ thống là để giảm thiểu các số của yêu cầu điện áp và các số của thiết bị sử dụng để tạo chúng. Để tránh các thêm chip-count liên quan với tạo nhiều điện áp, một số nhà sản xuất, cung cấp một-chip giải pháp để cho nhiều điện áp từ 2 hoặc 3 các tế bào. Các thiết kế cĩ thể cũng mất lợi thế của các bộ phận với trong ternal phí máy bơm mà mất 3V hoặc 5V đầu vào và tạo các đầu ra điện áp cấp họ yêu cầu. Mặc dù nhiều điện áp cĩ thể dễ dàng là tạo ra với 1 tối thiểu số của chip, các thiết kế vẫn cịn trả tiền các giá cho cĩ khơng-3V các bộ phận trong các hệ thống: pin cuộc sống. Như cơng nghệ- nology di chuyển về phía trước và 3V thiết kế đạt được đà, hơn thành phần sẽ là cĩ sẵn tại thấp điện áp (3V hoặc ít hơn). Điều này loại bỏ các yêu cầu cho nhiều hệ thống điện áp và các thêm hệ thống chi phí và com- plexity liên quan với tạo chúng.
3.2.2.2 Bổ sung Hiện tại Tiêu thụ trong
hỗn hợp Điện áp Hệ thống Giao diện 3V và 5V thiết bị trong 1 hỗn hợp điện áp sys- tem là khơng thể tránh khỏi. Bất kể của làm thế nào 1 thiết kế im- plements các giao diện, họ sẽ tất cả cĩ 1 com- Th 2 đặc trưng, bổ sung hiện tại tiêu
thụ. thiết bị cĩ 1 bổ sung đặc điểm kỹ thuật gọi là DICC (Hoặc TơiCCT). Điều này đặc điểm kỹ thuật định nghĩa các Ngồi ra, al hiện tại tiêu thụ, mỗi đầu vào pin, nếu 1 đầu vào cao điện áp là tại VCC b 2.1V. Điều này tình hình chặt chẽ resem- Bles sử dụng ACT hoặc HCT Logic cho 3V để 5V dịch thuật. Điều này số cĩ thể là lên để 1,5 mA mỗi đầu vào pin. Con- sider 1 theo một hướng 16-bit xe buýt dịch từ 3V đến 5V sử dụng ACT logic. Trong 1 trường hợp xấu nhất tình hình, này cĩ thể là 1 chính nguồn của liên tục hiện tại tiêu thụ. Điều này là 1 tối đa giá trị, thường các thêm hiện tại số lượng để 100 mA để 200 mA mỗi đầu vào pin. Ngồi ra, đồng minh, này đặc điểm kỹ thuật chỉ áp dụng để 1 Logic "1" đầu vào, và thơng thường, chỉ 1 phần của các 3V đầu vào là cao tại bất kỳ thời gian.
lý do sau các thêm hiện tại tiêu thụ khi sử dụng ACT / HCT Logic cho 3V để 5V dịch nằm trong các đầu vào bộ đệm (Hình 3-5). Nếu các đầu vào của các thiết bị là lái xe tất cả các cách để VCC, các p-transistor biến hồn tồn off và các N-transistor biến hồn tồn trên. Điều này cĩ thể là khoảng mơ hình như 5V kết nối để mặt đất thơng qua 1 5 MX điện trở. Như thể hiện bởi các đồ thị trong Hình 3-5, các chỉ hiện tại chảy là rị rỉ hiện tại, gần như khơng cĩ gì. các điện áp trên các đầu vào di chuyển xa hơn xa từ VCC, các đầu vào bĩng bán dẫn di chuyển gần để của họ satura- tion khu vực. Các sức đề kháng con đường thơng qua các bĩng bán dẫn để mặt đất giảm từ các ban đầu 5 MX. Điều này trong nếp các hiện tại dịng chảy thơng qua chúng. Các đồ thị chương trình này hiện tại để là trên các thứ tự hoặc 150 UA mỗi đầu vào với 1 3V đầu vào (Tại phịng nhiệt độ).
Hình 3-5. Hiện tại Khi Sử dụng ACT / HCT Logic cho Điện áp Chuyển đổi này dẫn để 1 câu hỏi hợp lệ. Nếu cĩ là như vậy 1 hình phạt cho tạo hỗn hợp điện áp hệ thống, là các hệ thống hơn off chạy tại 5V? An phân tích của hệ thống hiện tại con- sự chứa nước phải là thực hiện cho các tinh khiết 5V và hỗn hợp volt- tuổi trường hợp. Nếu chỉ 1 nhỏ một phần của các hệ thống cĩ thể hoạt động tại 3V, các thêm năng cho điện áp dịch cĩ thể off- thiết lập các hưởng lợi của sử dụng 3V các bộ phận. Điều này dấu các cần để cĩ 1 hồn thành lựa chọn của thiết bị mà hoạt động tại
3.2.2 Tĩm tắt: TRỘN ÁP HỆ THỐNG
Cĩ là 1 số của cân nhắc 1 thiết kế phải làm cho khi thiết kế 1 hỗn hợp điện áp hệ thống. Interfac- ing 3V và 5V Logic phải là thực hiện cẩn thận. Cĩ là nhiều giải pháp để làm này, nhưng nếu thực hiện khơng chính xác, các hệ thống cuối cùng khơng thành cơng. Nhiều nhà sản xuất cho đơn giản giải pháp để làm một chiều và
hai chiều chuyển. Những giải pháp là cĩ thể các dễ dàng nhất để thực hiện và ăn 1 tối thiểu số lượng của điện.
hỗn hợp điện áp hệ thống, bởi định nghĩa, tiêu thụ hơn hiện tại hơn 1 tinh khiết 3V hệ thống. Điều này thêm hiện tại con- sự chứa nước đến từ khác nhau nguồn. Bất kỳ phương pháp sử dụng để dịch từ 1 điện áp để khác yêu cầu bổ sung hiện hành. A hỗn hợp điện áp hệ thống cũng cĩ hơn thiết bị hơn 1 tinh khiết 3V hệ thống. Thêm thiết bị là cần thiết cho điện áp dịch và tạo yêu cầu hệ thống điện áp. Trong Ngồi ra để vẽ hiện tại, các thêm thiết bị tăng lên hệ thống kích thước, chi phí và phức
tạp. cơng nghệ tiến bộ và nhà sản xuất thiết kế lại hiện tại các bộ phận, hồn thành hệ thống sẽ là thể để hoạt động tại 3V. Cho đến khi mà thời gian, hỗn hợp điện áp hệ thống phải ex- ist. Mặc dù 1 hỗn hợp điện áp hệ thống yêu cầu hơn năng hơn 1 hồn tồn 3V phiên bản, nĩ vẫn cịn tiêu thụ ít năng hơn 1 5V phiên bản (Nếu đúng thiết kế). Hỗn hợp điện áp hệ thống sẽ tồn tại trong một số hình thức cho 1 lâu thời gian. Ngay bây giờ, họ tồn tại vì của các chuyển đổi từ
5V thiết bị để 3V thiết bị. Họ sẽ tiếp tục để xuất hiện như ngành cơng nghiệp làm cho các bước để ngay cả giảm hoạt động điện áp. Một số thiết bị đã hoạt động tại 2V và được- thấp. Mặc dù này thơng tin áp dụng cụ thể để
3V/5V hệ thống, các khái niệm áp dụng để bất kỳ hỗn hợp volt- tuổi hệ thống
3.3 Thiết kế Hệ thống Điện áp Độc lập
Hồn thành 3V thiết kế cĩ vài bất lợi, các ex- ceptions là hoạt động tăng tốc độ và tiếng ồn miễn dịch. Ưu điểm bao gồm: cịn pin cuộc sống, ít nhiệt và giảm tiếng ồn khí thải. Các lợi thế của 1 hồn thành 3V hệ thống là đáng kể so sánh để các tối thiểu thiết kế nỗ lực yêu cầu để làm việc xung quanh các bất lợi.
3.3.1 THIẾT BỊ THIẾT KẾ CHO LOW ÁP HOẠT ĐỘNG
Hiện nay, một số thiết bị là thiết kế cho 3V chỉ Giấy phép hoạt động, ation. Thiết bị tối ưu hĩa cho 3V hoạt động là nĩi chung quy định cho hoạt động từ 3.0V để 3.6V. Những Devic- es triển lãm các hiệu suất của của họ 5V đối tác tại đáng kể giảm quyền lực. Các cao hiệu suất và hẹp hoạt động điện áp của các các bộ phận giới hạn của họ hưởng lợi để nhúng, pin hoạt động thiết
kế. 1 chế tạo quá trình là tối ưu hĩa cho 3V hoạt động, cửa khẩu oxit là mỏng hơn. Các tăng cửa khẩu điện dung cho phép 1 3V thiết bị để chức năng tại các như nhau tăng tốc độ như 1
5V thiết bị sản xuất trên 1 khơng-3V quy trình. Oxide sự cố là các chính Hạn chế để tối ưu hĩa 1 pro- thuế cho 3V. A mỏng hơn cửa khẩu oxit ngụ ý 1 giảm oxit sự cố điện áp. Thiết bị sản xuất trên các tối ưu hĩa quá trình sẽ khơng là thể để hoạt động tại 5V mà khơng cần đập- lão hĩa các một phần.
3.3.2 THIẾT BỊ DERATED CHO LOW ÁP HOẠT ĐỘNG
Nhiều thấp điện áp sản phẩm là derated phiên bản của của họ
5V phiên bản. Những thiết bị là quy định, thơng thường, cho hoạt động từ 2.7V để 5.5V. Các chỉ hy sinh của chạy- Ning 1 sản phẩm thiết kế cho 5V tại 3V là tốc độ. Thiết
bị tăng tốc độ là 1 chức năng của nội bộ chuyển đổi tốc độ. Switch- ing tốc độ là tỷ lệ để thiết bị hiện tại, 1 func- tion của cửa khẩu oxit điện dung và cửa khẩu điện áp trong 1 thiết bị. A thiết bị sản xuất trên 1 quá trình khơng tối ưu hĩa cho 3V sẽ cĩ 1 dày cửa khẩu oxit, giảm cửa khẩu điện dung, giảm hiện tại Các kết hợp của thấp er cửa khẩu điện áp và điện dung giới hạn hoạt động tốc độ cho derated 5V thiết bị. Đối với nhiều nhúng hệ thống, tăng tốc độ là khơng quan trọng. Sử dụng thiết bị mà hoạt động từ
2.7V để 5.5V cho phép các thiết kế để sử dụng khơng tốn kém al- kaline pin và tránh các thêm thiết bị tính và hiệu quả thiệt hại của điện áp quản lý.
3.3.3 NOISE GENERATION BY LOW ÁP THIẾT BỊ
vượt qua, undershoot và mặt đất tung lên tất cả liên quan để dV / dt, dV là các đầu ra điện áp lung lay và dt là các đầu ra chuyển đổi thời gian. Trong thấp điện áp thiết bị, obvi- ously, điện áp cấp giảm, giảm các dV hạn. Điều này áp dụng để tất cả thấp điện áp thiết bị. Thiết bị de- ký kết cụ thể cho thấp điện áp hoạt động, mà cĩ nhỏ hơn hình học và mỏng hơn cửa khẩu các oxit, cĩ chuyển đổi lần so sánh để các 5V phiên bản. Cĩ- mũi, các dt hạn vẫn cịn tương đối khơng đổi. Thấp volt- tuổi thiết bị mà là derated phiên bản của 5V các bộ phận cĩ chậm hơn chuyển đổi lần khi hoạt động điện áp decreas- es. Các dt hạn tăng cho thiết bị derated cho thấp điện áp hoạt động. Derated thiết bị tạo ra rất ít tiếng ồn.
Bất kể của các chính xác số lượng của tiếng ồn 1 thấp điện áp thiết bị tạo ra (Derated hoặc khơng), bất kỳ thấp điện áp de- Phĩ sẽ sản xuất ít tiếng ồn hơn của nĩ 5V đối tác. dV / dt và thực hành tốt PCB thiết kế kỹ thuật
(nhiều lớp, bỏ qua tụ điện, vv), nên loại bỏ tiếng ồn như 1 vấn đề.
3.3.4 NOISE Lợi nhuận TRONG LOW ÁP HỆ THỐNG
Trong thiết bị với CMOS tương thích đầu vào, đầu vào cao
(VIH) và đầu vào thấp (ILV) điện áp thơng số kỹ thuật là 1 chức năng của hoạt động điện áp. Các sự khác biệt giữa VIH và VIL định nghĩa các tiếng ồn lợi nhuận trên các đầu vào
(phương trình 3.8).
Phương trình 3.8: Tiếng ồn Margin e VIH - VIL Thơng thường, VIH là 0,7 * VCC và VIL là 0,3 * VCC trên CMOS tương thích đầu vào. Điều này định nghĩa 1 độ nhiễu biên độcủa 0,4 * VCC. Nếu hoạt động điện áp giảm từ 5.0V, nhiễu biên độ giảm tương ứng.
Thiết bị với TTL tương thích đầu vào sẽ khơng xem bất kỳ thay đởi trong nhiễu biên độ khi hoạt động tại 3V. TTL đầu vào xác định VIH như 2.0V và VIL như 0.8V. Các stan- Sở NN & PTNT cho đầu vào cấp trên 3.3V thiết bị là xác định để là tương thích với các TTL tiêu chuẩn. Điều này là tại sao 1 3.3V đầu ra cĩ thể trực tiếp giao diện với 1 5V thiết bị với TTL đầu vào.
Noise tính nhạy cảm của thấp điện áp hệ thống là khơng như đáng kể như nĩ cĩ thể xuất hiện. Thấp điện áp hệ thống gen- erate ít tiếng ồn hơn 5V hệ thống. Nếu 1 hệ thống tạo ra ít tiếng ồn, giảm tiếng ồn lợi nhuận trên thiết bị đầu vào được- đến ít quan trọng.
Ngồi ra, tốt In Cir- cuit Hội đồng quản trị bố trí kỹ thuật nên loại bỏ chính tiếng ồn vấn đề này.
4,0 HỆ THỐNG ĐIỆN QUẢN LÝ
Khi tạo 1 pin hoạt động hệ thống, các thiết kế là quan tâm với mở rộng pin cuộc sống như lâu như pos- sible. Giảm hoạt động điện áp là 1 tương đối đơn giản cách để đạt được 1 đáng kể giảm trong năng con- Cơng suất. Điện áp giảm là 1 tuyệt vời bắt đầu để trong creasing pin cuộc sống, nhưng nhiều năng quản lý kỹ thuật tồn tại để cho ngay cả giảm năng consump- tion
4.1 Thiết bị Năng Quản lý
Nhiều Intel nhúng bộ vi xử lý cĩ chế độ của opera- tion thiết kế để giảm hiện tại tiêu thụ. Nhiều tĩnh thiết kế nhúng bộ vi xử lý cĩ POWERDOWN chế độ, vơ hiệu hĩa các đồng hồ đầu vào để các thiết bị. Vơ hiệu hĩa các đồng hồ đầu vào loại bỏ bĩng bán dẫn chuyển đổi trong các thiết bị, giảm hiện tại tiêu thụ để rị rỉ hiện tại (Microamps). Khác thiết bị cĩ Nhàn rỗi chế độ mà vơ hiệu hĩa các đồng hồ để các CPU, nhưng giữ inte- grated thiết bị ngoại vi hoạt động. Điều này giảm hiện tại con- sự chứa nước bởi 1 nhỏ hơn số lượng hơn POWERDOWN chế độ, nhưng là tuyệt vời cho thiết bị yêu cầu thiết bị ngoại vi để lại chính hoạt động tại tất cả lần. Cuối cùng, nhiều nhúng proc- essors cung cấp Powersave chế độ. Powersave chế độ nội bộ ly chia các đồng hồ đầu vào để các thiết bị. Bởi vì Proces- Sor hiện tại tiêu thụ là khoảng 1 tuyến tính func- tion của đồng hồ tần số, Powersave chế độ đáng kể làm giảm hiện tại tiêu thụ trong khi thực hiện của khơng quan trọng phần của mã. Bao gồm cả 1 hoặc hơn của các năng quản lý chức năng trên silicon làm giảm hội đồng quản trị khơng gian yêu cầu để tạo chúng riêng biệt, nếu họ cĩ thể là tạo ra tại tất cả (Idle chế độ, cho ví dụ).