Forskare vid Tokyo Institute of Technology har utvecklat en avancerad faslåst loop (PLL) frekvenssynthesizer som drastiskt kan minska strömförbrukningen. Denna digitala PLL kan vara en attraktiv byggsten för Bluetooth Low Energy (BLE) och annan trådlös teknik för att stödja ett brett utbud av Internet of Things (IoT) applikationer.

Som en viktig byggsten för trådlösa kommunikationssystem, frekvenssyntetiserare måste uppfylla krävande krav. Även om analoga PLL -frekvenssyntetiserare har varit standarden i många år, ingenjörer i IoT-branschen vänder alltmer uppmärksamhet mot så kallade digitala PLL (DPLL) för att uppnå ultralåg effekt.

Kenichi Okada, docent vid Tokyo Institute of Technology Department of Electrical and Electronic Engineering och hans grupp rapporterar nu en fraktionerad-N DPLL som uppnår en strömförbrukning på endast 265 mikrowatt (μW), en siffra som är mindre än hälften av den lägsta strömförbrukningen hittills (980 μW). (Bord 1)

Forskarna fann att den totala energiförbrukningen kan reduceras kraftigt genom att använda ett automatiskt feedbackkontrollsystem. "Denna återkopplingsväg för automatisk omkoppling förbrukar en effekt på 68 μW, vilket leder till en strömförbrukning på 265 μW för hela DPLL, "Säger Okada.

Den lovande DPLL kan fortsätta att användas som en komponent för processorer, minnen och ett stort nytt sortiment av IoT-enheter som förväntas vara både kostnadseffektiva och miljövänliga genom att köra på ultralåg effekt. Okada noterar att tidiga experiment visar att DPLL kan förlänga batteriets livslängd med fyra gånger.

Det här dokumentet är delvis baserat på resultat från ett projekt på uppdrag av New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).

Detta arbete presenteras i sessionen Frequency Synthesizers vid 2019 International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), världens ledande årliga forum om halvledarkretsar och system-på-ett-chip.