東芝推出接收和發射電流分別為3.2mA和3.5mA的低功耗藍牙SoC

　　東芝已開發出了符合4.2版本的低功耗藍牙?1片上系統(SoC)，相比于當前應用于小型紐扣電池驅動的IOT設備的產品2而言，它的電流消耗下降了50%。通過采用適合低功率操作的結構配置和模擬電路設計，實現了3.2mA的接收電流和3.5mA的發射電流3，從而大幅延長了電池壽命。SoC也集成了RF(射頻)4匹配網絡，從而減少了外部組件的數量，這有助于縮小物聯網設備的尺寸。我們在11月8日于日本富山舉行的2016 IEEE亞洲固態電路會議(A-SSCC)上介紹了這項技術。

　　近來物聯網的快速發展實現了比如智能手表和智能腕帶等可穿戴式多功能物聯網設備，它們可以收集和管理各種傳感器信息。專為低功耗無線通信開發的低功耗藍牙?產品已經被應用于許多物聯網設備以減輕重量和延長電池壽命。通常，需要對電流消耗和無線電性能(接收器靈敏度和發射功率)進行某種權衡，因為傳統的低功耗藍牙? SoC無法同時滿足這兩個要求。為了在可穿戴物聯網設備中使用各種類型的可用電池，支持低消費電流(范圍為3-4mA)的低功耗藍牙? SoC，就成為一個主要的市場需求了。雖然，通過集成外部器件于低功耗藍牙? SoC中以縮小低功耗藍牙?設備的尺寸，是一種有效的方法，但是由于存在失配損耗而將會出現一個問題，內置RF匹配網絡的低功耗藍牙?接收器靈敏度和發射器功率將有所減弱。

　　東芝已引入了三種技術以降低低功耗藍牙? SoC的電流消耗：(1)適用于低電流消耗的接收器結構配置;(2)一種高效的電源管理系統;和(3)低電流射頻設計。

　　· (1)接收器結構中引入了一個本地合成器，該合成器采用的頻率僅為傳統接收器的一半，從而降低了本機振蕩器的電流消耗。雖然這種結構由于具有復雜的頻率配置，往往易于受到干擾信號的干擾，但是采用了可避免蜂竄信號折疊的頻率規劃，即可實現高的抗干擾性能。

　　· (2)為改進穩壓器(LDO：低壓降)5的功率損耗，我們從SOC上移除了LDO。因為考慮到DC-DC轉換器上的開關噪音將導致性能下降，我們采用鎖相環6來固定DC-DC轉換器的開關頻率，并防止因使用低功耗藍牙? SoC而產生的帶干擾。

　　· (3)采用低電流射頻設計，所以TX和RX可共享單壓控振蕩器(VCO)，VCO的頻率調諧范圍必須非常廣，這就增加了電流消耗。將VCO分割用于TX和RX，可以縮小每個VCO所要求的頻率調諧范圍，于是實現了低電流消耗。另外，我們將開關放大器技術引入到功率放大器中以降低電流消耗。

　　通過采用這些低電流技術，東芝的低功耗藍牙? SoC降低了工作電流消耗，即接收電流為3.2mA，發射電流為3.5mA，同時也改進了無線電性能，即接收靈敏度為?93dBm，輸出功率為0dBm。另外，通過65nm CMOS工藝將所有射頻匹配網絡集成于SoC中，外部組件數量從現有東芝產品所需要的19個下降為7個。

　　東芝將把這一新的電流消耗技術應用于低功耗藍牙?產品中，并計劃于今年12月啟動量產7。

　　[1]：藍牙?字標和標志是Bluetooth SIG公司所有的注冊商標。

　　[2]：相比于東芝的“TC35667FTG”。

　　[3]：世界上最低的電流消耗，截止于2016年7月11日的東芝調查。

　　[4]：無線通信中使用的頻率。

　　[5]：一種穩壓器，即使在輸入和輸出電壓之差很小的條件下，仍可以進行工作。

　　[6]：電子電路，通過反饋控制來同步輸入和輸出信號的相和頻率。

　　[7]：工程樣品，已從2016年10月開始提供。