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东芝电子元件及存储装置株式会社推出具有远程通信和低功耗特点的Bluetooth®低功耗SoC

2018年06月20日
东芝电子元件及存储装置株式会社

SoC实现了低功耗的最高链路预算

东京—东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布推出用于物联网设备且符合Bluetooth® 5.0版标准低功耗片上系统(SoC),它实现了113dB链路预算[1](目前最高[2])和高达22%的传输功率效率。这些特性使SoC的远程通信达到600m,这是其前一代[3]的4.6倍,同时将功耗降低到可支持相同通信距离的标准产品的70%左右。东芝已在2018年VLSI电路研讨会上对这项技术进行了介绍,该研讨会即6月19日在夏威夷檀香山举行的半导体器件国际会议。

物联网技术的不断进步给可穿戴设备和医疗设备等领域带来了全新的能力,而先进的功能也实现了越来越多的计算优势,特别是在工业系统中。这些进展基于先进功能的开发。例如,无线通信IC必须能够在不消耗太多功率的情况下传送长途通信。这也正是东芝推出其全新SoC的目的。

Bluetooth®低功耗是无线通信的事实标准。但是,传统的Bluetooth®低功耗SoC在输出功率增加时将生成谐波发射,这有可能违反联邦通讯委员会条例。另外,若要实现谐波发射的抑制和效率之间的平衡,就很难同时实现远距离通信和低功耗。

东芝开发了两种用于Bluetooth® 低功耗SoC功率放大器的技术,最大限度减小了这一问题。

首先,是加强谐波发射抑制的技术。这通常由扩展到驱动器的对称反馈[4]来完成。但这并不能抑制功率放大器最终输出的谐波发射。如果采用对称反馈(包括在最后阶段),它只会导致进一步的瞬态谐波发射。通过添加“预调节器”[5]用于抑制瞬态谐波发射,东芝最大限度减小了这一问题。

其次,东芝提高了功率放大器的输出级效率。这其中包含有两个开关晶体管。当两个都打开时,将有大的“直通电流”流过,且功耗增加。东芝开发了一种结构以对这些开关进行单独控制,从而成功地抑制了直通电流。

将这两项技术结合起来,便在抑制谐波发射和降低功耗的同时,扩大了通信范围。

东芝于今年1月份开始付运采用新技术和符合5.0版标准的Bluetooth®低功耗SoC样品,并计划在9月份开始量产。东芝将继续推动无线通信IC的技术研发,并为改进物联网设备做出贡献。

注:

[1] 链路预算是指传输功率(单位:dBm)与接收器灵敏度(单位:dBm)之间的差异。链路预算越大意味着通信范围越大。

[2] Bluetooth® 低功耗SoC符合5.0版本。截止于2018年1月东芝电子元件及存储装置株式会社的调查。

[3] TC35678,东芝电子元件及存储装置株式会社的早期产品

[4] 对称反馈将感知波形的不对称性,然后对其进行调整以达到对称性。

[5] 在对称反馈开始之前,功率放大器中的预调节器将被设置为预测收敛。

* Bluetooth® 字标及标识是Bluetooth SIG, Inc.公司所拥有的注册商标。

传统技术与提议技术的比较

Comparison of conventional technology and proposed technology

通信距离VS链路预算

Communication distance vs link budget

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