一种智能手机的低功率损耗设计方案







在智能手机的硬件架构中无线Modem部分只要再加一定的外围电路
如音频芯片、LCD、摄像机控制器、传声器、扬声器、功率放大器、天线等
就是一个完整的普通手机(传统手机)的硬件电路
模拟基带(ABB)语音信号引脚和音频编解码器芯片进行通信
构成通话过程中的语音通道
从这个硬件电路的系统架构可以看出功耗最大的部分包括主处理器、无线Modem、LCD和键盘的背光灯、音频编解码器和功率放大器
因此
在设计中
如何降低它们的功耗
是一个很重要的问题
2 低功耗设计
2.1 降低CPU部分的供电电压和频率
在数字集成电路设计中CMOS电路的静态功耗很低
与其动态功耗相比基本可以忽略不计
故暂不考虑
其动态功耗计算公式为:
Pd=CTV2f (1)
式中:Pd为CMOS芯片的动态功耗;CT为CMOS芯片的负载电容;V为CMOS芯片的工作电压;f为CMOS芯片的工作频率
由式(1)可知CMOS电路中的功率消耗与电路的开关频率呈线性关系
与供电电压呈二次平方关系
对于CPU来说
Vcore电压越高
时钟频率越快
则功率消耗越大
所以
在能够正常满足系统性能的前提下
尽可能选择低电压工作的CPU
对于已经选定的CPU来说
降低供电电压和工作频率
能够在总体功耗上取得较好的效果
对于主CPU来说内核供电电压为1.3 V
已经很小
而且其全速运行时的主频可以完全根据需要进行设置
其内部所需的其他各种频率都是通过主频分频产生
主CPU主频fCPU计算公式如下:
在COMS芯片上为了防止静电造成损坏
不用的引脚不能悬空
一般接下拉电阻来降低输入阻抗
提供泄荷通路
需要加上拉电阻来提高输出电平
从而提高芯片输入信号的噪声容限来增强抗干扰能力
但是在选择上拉电阻时
必须要考虑以下几点:
a)从节约功耗及芯片的倒灌电流能力上考虑上拉电阻应足够大
以减小电流;
b)从确保足够的驱动电流考虑上拉电阻应足够小
以增大电流;
c)在高速电路中过大的上拉电阻会使信号边沿变得平缓
信号完整性会变差
因此在考虑能够正常驱动后级的情况下(即考虑芯片的VIH或VIL)
尽可能选取更大的阻值
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