UM1550系列超低功耗LDO

超低功耗、低压差、小封装LDO

上海英联电子科技有限公司杨永华徐宁一、前言

传统的LDO功耗较大，静态工作电流在100uA左右。对于电池供电的设备，由于大部分时间处于休眠状态，MCU的工作电流仅为几微安，传统LDO的功耗显然不能满足设计要求。

上海英联电子采用低功耗的CMOS工艺，推出了UM1550、UM1560系列，8V静态工作电流仅为2.5uA（V IN=8V），输入电压范围很宽，1.8V～ 8V，输出电流可达250mA。1.8V的超低输入电压，250mV的低压差（I OUT=200mA）可最大限度的使用电池。该系列产品可用于电池供电和电源供电两种模式，为客户省去一个LDO，最小封装仅为DFN 1mmX1mm，降低成本、节省空间、延长电池的使用寿命。

二、UM1550、UM1560的重要参数

英联的UM1550、UM1560系列是超低静态工作电流的电压稳压器,可使用1μF以上的陶瓷电容器作为输出电容。输入电压范围：1.8V～8V，输出电压范围为1.2V～5V。

UM1550系列提供两种封装供客户选择，SOT23-3、SOT89-3、DFN 1X1、DFN 2X2，与市面同类型芯片兼容。UM1560系列带有使能管脚，封装为SOT23-5、DFN 1X1、DFN 2X2。其主要参数如表1所示：

表1 特性参数表

Symbol Parameter Test conditions Min Typ Max Unit V IN Input Voltage Range 1.8 8 V V OUT Output Voltage Range 1.2 5.0 V

I Q Quiescent Current I OUT=0mA,V IN=8.0V 2.5 3.5 μA △V DO Dropout Voltage IOUT=200mA 250 330 mV V IH SHDN Input Hi gh Voltage VIN=1.8V to 8V 1.2

I SHDN SHDN Input Current SHDN=VIN or GND 1 μA

I OUT Output C urrent 250 mA

I LIIMT Current Limit R L=1Ω 280 360 500 mA

1、静态电流Iq

静态电流为输出电流与输如电流的差，LDO的效率与输入、输出电压和静态工作电流有关。效率可由以下公式算出：

效率=Vo×Io

(Io+Iq)×Vin×100%

由公式可看出，当LDO处于轻负载情况下，静态电流就显得尤为重要，Iq值越小，效率越高。图1为UM1550、UM1560系列LDO在不同输入电压情况下的Iq值。

图1 静态工作电流随输入电压变化图

2、动态负载调整（△VOUT）

当输入电压一定时，输出电压随负载电流的变化而产生的变化量。只要负载电流变化缓慢，大多数LDO都能轻松地保持输出电压接近恒定不变。然而，当负载电流快速改变时，输出电压也将随之改变。当负载电流发生变化时，输出电压的改变量决定负载瞬态性能。图2为UM1550、UM1560系列LDO的负载瞬态响应图。

图2 负载瞬态响应

3、压差（△V DO）

压差可表示为Vdrop，是指保持电压稳定所需的输入电压与输出电压之间的最小差值。当输入电压下降到一定程度时，输出电压将不能维持在一恒定值。其具体算法如下：输入电压为V IN= V OUT(s)＋1.0 V时的输出电压值为V OUT3，缓慢降低输入电压（V IN），当输出电压降至为V OUT3的98%时，此时的输入电压（V IN1）与输出电压的差即为输入输出电压差：V drop = V IN1－（V OUT3×0.98）

压差应尽可能小，以使功耗最小，效率最高。负载电流和结点温度会影响这个压差。最大压差值应在整个工作温度范围和负载电流条件下加以规定。在非调整区域，Vdrop的值呈线性变化，图3为UM1560S-30的压差随输出电流变化的曲线图。

图3 Vdrop曲线图

4、过载电流保护

UM1550、UM1560系列LDO为了保护输出晶体管免受过大的输出电流，以及V OUT管脚—GND 管脚之间短路的影响，内置了过载电流保护电路。最小限流280mA，负载电流小于限流时，输出电压即可恢复为正常值。

三、应用注意事项：

1、电容的选择：

输出电容及其等效串联电阻ESR，将影响环路稳定性和对负载电流瞬态变化的响应性能。为了确保输出的稳定性，如果使用1μF输出电容，请尽量选用ESR值为0.3Ω或以下的，推荐X7R或X5R陶瓷电容。另外，LDO要求使用输入和输出电容来滤除噪声和控制负载瞬态变化，输入电容器因应用电路的不同所需要的容值也不同。电容值越大，LDO的瞬态响应性能越好，缺点是会延长启动时间。在电源的阻抗偏高的情况下，当IC的输入端未接电容或所接电容值很小时，会发生振荡，请加以注意。

2、封装的选择：

SOT23-3的最大额定功率为0.4W，SOT89-3的最大额定功率为1W，SOT23-5的最大额定功率为0.43W，DFN6 2X2的最大额定功率为0.9W，DFN4 1X1的最大额定功率为0.4W。请注意输入、输出电压以及负载电流的使用条件，避免IC内的功耗超过封装的容许功耗。

3、PCB布线：

重点要考虑噪声、纹波和散热问题，尽可能将输出电容（CL）接在VOUT-VSS管脚的附近，将输入电容（CIN）接在VIN-VSS管脚的附近，LDO和电容要使用同一铜层铺地，尽量增加地面积。

如何进行低功耗设计

如何进行低功耗设计 现在电子产品，特别是最近两年很火爆的穿戴产品，智能手表等都是锂电池供电，如果采用同样容量大小的锂电池进行测试不难发现电子产品低功耗做的好的，工作时间越长。因此，低功耗设计排在电子产品设计的重要地位。 最近做穿戴产品设计，面临的第一个问题就是低功耗设计。经过这两天的认真分析总结，将低功耗设计的方法总结，以飨网友。 首先，要明白一点就是功耗分为工作时功耗和待机时功耗，工作时功耗分为全部功能开启的功耗和部分功能开启的功耗。这在很大程度上影响着产品的功耗设计。 对于一个电子产品，总功耗为该产品正常工作时的电压与电流的乘积，这就是低功耗设计的需要注意事项之一。 为了降低产品的功耗，在电子产品开发时尽量采用低电压低功耗的产品。比如一个产品，曾经用5v单片机正常工作，后来又了3.3v的单片机或者工作电压更低的，那么就是在第一层次中进行了低功耗设计，这也就是我们常说的研发前期低功耗器件选择。这一般需要有广阔的芯片涉猎范围或者与供应商有良好的沟通。 其次是模块工作的选择控制，一般选择具有休眠功能的芯片。比如在设计一个系统中，如果某些外部模块在工作中是不经常使用的，我们可以使其进入休眠模式或者在硬件电路设计中采用数字开关来控制器工作与否，当需要使用模块时将其唤醒，这样我们可以在整个系统进入低功耗模式时，关闭一些不必要的器件，以起到省电的作用，延长了待机时间。一般常用方法：①具有休眠模式的功能芯片②MOS管做电子开关③具有使能端的LDO芯片。 再次，选择具有省电模式的主控芯片。现在的主控芯片一般都具有省电模式，通过以往的经验可以知道，当主控芯片在省电模式条件下，其工作电流往往是正常工作电流的几分之一，这样可以大大增强消费类产品电池的使用时间。同时，现在一些控制芯片具有双时钟的模式，通过软件的配置使芯片在不同的使用场合使用不同的外部始终从而降低其功耗。这与始终分频器具有异曲同工之妙，不同之处想必就是BOM的价格问题。现在火爆的APPLE WATCH 就是低功耗的一个例子：全功能运行3-4小时，持续运行18小时。 主控芯片或者相关模块唤醒的方式选择。通常进过以上的步骤设计好了硬件结构，在系统需要省电，在什么时候进入省电模式，这一般在软件设计中实现，但是最主要还是需要根据产品的功能特性来决定了。当系统进入了省电模式，而系统的唤醒也需要控制。一般系统的唤醒分为自动唤醒和外部唤醒。 A、自动唤醒是使用芯片内部的定时器来计时睡眠时间，当睡眠时间达到预定时间时，自动进行唤醒。这与我们使用的看门狗或者中断有比较相近之处，不同就是其工作与否的时序。 B、外部唤醒就是芯片一直处于一种休眠状态，当有一个外部事件(主要是通过接口)来对芯片进行一个触发，则芯片会唤醒，在事件处理之后消除该触发事件而在此进入休眠状态。因此，根据系统的特性，就需要进行软件设计时，来决定如何使用睡眠及唤醒，以降低系统的功耗。 最后说说功耗的测试，功耗测试分为模块功耗和整机功耗，模块功耗需要测试休眠时功耗和工作时功耗。整机功耗分为最大负荷工作时功耗和基本功能时功耗和休眠时功耗。在前期的测试中我用直接用UI来进行测量，关于如何进行高精度低功耗产品的测量，在下篇中进一步说明。

LD27L2-超低功耗运算放大器

LD27L2 双通道精密运算放大电路 1、概述 LD27L2是一款有极低失调电压、高输入阻抗、轨对轨的运算放大器电路。主要应用于各种需要使用精密运算放大器的领域，其特点如下： z极低的输入失调电压，典型条件下小于1mV； z超低功耗，静态工作电流小于3uA z宽电压工作范围，1.8V~6.0V z高输入阻抗，典型为1013Ω； z超低的失调点偏移 z单位增益带宽14KHz z封装形式：SOP8 2、功能框图与引脚说明 2. 1、功能框图

2. 2、引脚排列图 2. 3、引脚说明与结构原理图 序号管脚名功能描述 1 OUT1 运放1的输出端 2 IN1‐ 运放1的反向输入端 3 IN1+ 运放1的正向输入端 4 GND 电源地 5 IN2+ 运放2的正向输入端 6 IN2‐ 运放2的反向输入端 7 OUT2 运放2的输出端 8 VDD 电源输入端

3、电特性 3. 1、极限参数 参 数 名 称 符 号 额 定 值 单 位 最大电源电压 IVsmax 6 V 输入电压范围 V I GND-0.3~VDD V 差分输入电压 VDD-GND V 工作环境温度 T amb -40~+85 ℃ 贮存温度 T stg -55~+125 ℃ 3. 2、电特性（VDD=2.2~5V ，T A =25℃） 参 数 名 称 符 号 测 试 条 件规 范 值 单 位最小 典型最大 工作电压 V DD 1.8 - 6.0 V 静态工作电流 I DD - 0.8 3 uA 输入失调电压 V OS - 1 2 mV 输入失调温度系数 -40℃~+85℃ - 1.3 - uV/℃电源抑制 V PSRR - 85 90 dB 输入偏置电流 I B - 1 - pA 输入失调电流 I OS - 1 - pA 共模输入阻抗 Z CM - 1013- Ω 差模输入阻抗 Z DIFF - 1013- Ω 共模输入电压 V CMR GND-0.3- VDD+0.3 V 共模抑制比 CMRR VDD=5V 60 90 - dB 单位增益带宽 B I VI=10mV 14 KHz 输出短路电流 I SC VDD=2.2V - 3 - mA VDD=5V - 20 - mA

基于IEEE1801(UPF)标准的低功耗设计实现流程

https://www.sodocs.net/doc/2417362413.html,/inform ation/snug/2009/low-power-impleme ntation-flow-based-ieee1801-upf 基于IEEE1801(UPF)标准的低功耗设计实现流程 Low-power Implementation Flow Based IEEE1801 (UPF) 郭军, 廖水清, 张剑景 华为通信技术有限公司 jguo@https://www.sodocs.net/doc/2417362413.html, liaoshuiqing@https://www.sodocs.net/doc/2417362413.html, zhangjianjing@https://www.sodocs.net/doc/2417362413.html, Abstract Power consumption is becoming an increasingly important aspect of ASIC design. There are several different approaches that can be used to reduce power. However, it is important to use these low-power technology more effectively in IC design implementation and verification flow. In our latest low-power chip, we completed full implementation and verification flow from RTL to GDSII successfully and effectively by adopting IEEE1801 Unified Power Format (UPF). This paper will focus on UPF application in design implementation with Synopsys low power solution. It will highlight that how to describe our low-power intent using UPF and how to complete the design flow. This paper first illustrates current low-power methodology and UPF?s concept. Then, it discussed UPF application in detail. Finally, it gives our conclusion. Key words: IEEE1801, UPF, Low-Power, Shut-Down, Power Gating, Isolation, IC-Compiler 摘要

GS6001 6002 6004 聚洵低功耗运算放大器

GS6001.6002.6004描述 GS6001系列的增益带宽乘积为1MHz，转换速率为0.8V /μs，在5V时的静态电流为75μA/放大器。GS6001系列旨在在低压和低噪声系统中提供最佳性能。它们可将轨到轨的输出摆幅转换成重负载。输入共模电压范围包括地，对于GS6001系列，最大输入失调电压为3.5mV。它们的额定温度范围为扩展的工业温度范围（-40℃至+ 125℃）。工作范围为1.8V至6V。 GS6001单个采用绿色SC70-5和SOT23-5封装。 GS6002 Dual采用绿色SOP-8和MSOP-8封装。 GS6004 Quad具有绿色SOP-14和TSSOP-14封装。 应用： ASIC输入或输出放大器 ?传感器接口 ?医学交流 ? 烟雾探测器 ? 音频输出 ?压电换能器 ?医疗仪器 ?便携式系统 特征： ?+ 1.8V?+ 6V单电源供电 ?轨到轨输入/输出 ?增益带宽乘积：1MHz（典型值） ?低输入偏置电流：1pA（典型值） ?低失调电压：3.5mV（最大值） ?静态电流：每个放大器75μA（典型值） ?嵌入式射频抗电磁干扰滤波器 ?工作温度：-40°C?+ 125°C ?包装： GS6001提供SOT23-5和SC70-5封装 GS6002提供SOP-8和MSOP-8封装 GS6004提供SOP-14和TSSOP-14封装

Features ?Single-Supply Operation from +1.8V ~ +6V ?Operating Temperature: -40°C ~ +125°C ?Rail-to-Rail Input / Output ?Small Package: ?Gain-Bandwidth Product: 1MHz (Typ.) GS6001 Available in SOT23-5 and SC70-5 Packages ?Low Input Bias Current: 1pA (Typ.) GS6002 Available in SOP-8 and MSOP-8 Packages ?Low Offset Voltage: 3.5mV (Max.) GS6004 Available in SOP-14 and TSSOP-14 Packages ?Quiescent Current: 75μA per Amplifier (Typ.) ?Embedded RF Anti-EMI Filter General Description The GS6001 family have a high gain-bandwidth product of 1MHz, a slew rate of 0.8V/ s, and a quiescent current of 75 A/amplifier at 5V. The GS6001 family is designed to provide optimal performance in low voltage and low noise systems. They provide rail-to-rail output swing into heavy loads. The input common mode voltage range includes ground, and the maximum input offset voltage is 3.5mV for GS6001 family. They are specified over the extended industrial temperature range (-40 to +125 ). The operating range is from 1.8V to 6V. The GS6001 single is available in Green SC70-5 and SOT23-5 packages. The GS6002 dual is available in Green SOP-8 and MSOP-8 packages. The GS6004 Quad is available in Green SOP-14 and TSSOP-14 packages. Applications ?ASIC Input or Output Amplifier ?Audio Output ?Sensor Interface ?Piezoelectric Transducer Amplifier ?Medical Communication ?Medical Instrumentation ?Smoke Detectors ?Portable Systems Pin Configuration Figure 1. Pin Assignment Diagram

聚洵低功耗运算放大器GS8591 8592 8594

GS8591/GS8592/GS8594放大器是单/双/四电源，微功耗，零漂移CMOS运算放大器，这些放大器提供4.5MHz的带宽，轨至轨输入和输出以及1.8V至5.5V的单电源供电。 GS859X使用斩波稳定技术来提供非常低的失调电压（最大值小于50μV），并且在整个温度范围内漂移接近零。每个放大器550μA的低静态电源电流和20pA的极低输入偏置电流使这些器件成为低失调，低功耗和高阻抗应用的理想选择。 GS859X提供了出色的CMRR，而没有与传统的互补输入级相关的分频器。这种设计在驱动模数转换器（ADC）方面具有卓越的性能，而不会降低差分线性度。 GS8591提供SOT23-5和SOP-8封装。 GS8592提供MSOP-8和SOP-8封装。GS8594 Quad具有绿色SOP-14和TSSOP-14封装。在所有电源电压下，-45oC 至+ 125oC的扩展温度范围提供了额外的设计灵活性。 特性： + 1.8V?+ 5.5V单电源供电?嵌入式RF抗EMI滤波器 ?轨到轨输入/输出?小型封装： ?增益带宽乘积：4.5MHz（典型@ 25°C）GS8591采用SOT23-5和SOP-8封装?低输入偏置电流：20pA（典型值@ 25°C）GS8592采用MSOP-8和SOP-8封装 ?低失调电压：30μV（最大@ 25°C）GS8594采用SOP-14和TSSOP-14封装?静态电流：每个放大器550μA（典型值） ?工作温度：-45°C?+ 125°C ?零漂移：0.03μV / oC（典型值）

Features ?Single-Supply Operation from +1.8V ~ +5.5V ?Embedded RF Anti-EMI Filter ?Rail-to-Rail Input / Output ?Small Package: ?Gain-Bandwidth Product: 4.5MHz (Typ. @25°C) GS8591 Available in SOT23-5 and SOP-8 Packages ?Low Input Bias Current: 20pA (Typ. @25°C) GS8592 Available in MSOP-8 and SOP-8 Packages ?Low Offset Voltage: 30μV (Max. @25°C) GS8594 Available in SOP-14 and TSSOP-14 Packages ?Quiescent Current: 550μA per Amplifier (Typ.) ?Operating Temperature: -45°C ~ +125°C ?Zero Drift: 0.03μV/o C (Typ.) General Description The GS859X amplifier is single/dual/quad supply, micro-power, zero-drift CMOS operational amplifiers, the amplifiers offer bandwidth of 4.5MHz, rail-to-rail inputs and outputs, and single-supply operation from 1.8V to 5.5V. GS859X uses chopper stabilized technique to provide very low offset voltage (less than 50μV maximum) and near zero drift over temperature. Low quiescent supply current of 550μA per amplifier and very low input bias current of 20pA make the devices an ideal choice for low offset, low power consumption and high impedance applications. The GS859X offers excellent CMRR without the crossover associated with traditional complementary input stages. This design results in superior performance for driving analog-to-digital converters (ADCs) without degradation of differential linearity. The GS8591 is available in SOT23-5 and SOP-8 packages. And the GS8592 is available in MSOP-8 and SOP-8 packages. The GS8594 Quad is available in Green SOP-14 and TSSOP-14 packages. The extended temperature range of -45o C to +125o C over all supply voltages offers additional design flexibility. Applications ?Transducer Application ?Handheld Test Equipment ?Temperature Measurements ?Battery-Powered Instrumentation ?Electronics Scales Pin Configuration Figure 1. Pin Assignment Diagram

AD系列高精度低功耗放大器

为了延长电池寿命，放大器必须提供非常低的待机功耗工作方式、低电压工作和满电源摆幅(R-R)输出能力。便携式应用设计工程师，尤其是医用设备市场中的设计工程师，都在承受着低成本和延长电池寿命同时不牺牲精度的持续压力。美国模拟器件公司(ADI)公司的最新放大器为业界提供高精度、低功耗、小尺寸和低价格的最完美的结合。 ADI日前发布一系列低成本放大器，它们在低电压和最低功耗条件下工作，但是不牺牲需要精密信号调理的便携式应用所要求的精度。ADI此次推出的产品包括： 自稳零放大器：AD8538在当今市场的自稳零放大器中具有业界最佳的精度功耗比，所以适合用于要求低失调电压以及低失调电压时间漂移和温度漂移的信号路径。 精密运算放大器：AD8613系列运算放大器提供业界低噪声、低功耗、低电压和低价格的最完美结合。 “降低成本并且延长电池寿命――而不牺牲精度――是便携式医用应用设计工程师所面临的最大难题。”ADI公司精密信号处理部产品线总监Steve Sockolov先生说。这些新的放大器扩展了我们的产品种类，并且满足了对提供适合便携式医用设备精度的低电压放大器不断增长的需求。最新自稳零放大器适合高端便携式医用设备设计，并且低噪声运算放大器系列产品为从双节电池到多节电池供电设备的模拟前端提供了一个低成本解决方案。 AD8538仅需要150μA的电源电流，所以其低温漂是同类器件的1/3――相当于需要1mA 以上电源电流的产品所能达到的温漂性能水平。AD8538的低功耗和高精度性能使其很适合于很多市场，例如医用设备、压力传感器和温度传感器以及汽车电子设备。 AD8538的失调漂移仅为0.01μV/°C，在低电源电流条件下提供业界最低的失调漂移。与延缓新产品面世时间并且需要比较复杂和费用高的硬件和软件――分立的系统级自动校准方法相比，AD8538为设计工程师节省了大量的成本和时间。这款器件卓越的精度――最大1 2μV的失调和仅为1μVp-p的低频噪声――能够完成高精度和稳定的系统设计，没有使用需要外部自动校准解决方案带来的成本、尺寸和复杂性问题。 AD8613，AD8617和AD8619分别是具有R-R输入和输出特性的单运算放大器、双运算放大器和四运算放大器。与同类器件相比，它们提供降低了50%的噪声和降低了30%的功耗并且提高了两倍的精度。AD861x系列完全保证电源电压降低到1.8V正常工作，使其适合电池供电设备，例如温度监测器和二氧化碳检测器，这里电源管理和可靠性是至关重要的。 AD8613系列器件仅需38μA的电源电流最大值和1.8V～5V的工作电压。这些器件在消费类医用设备和低成本工业应用中达到高精密度水平，具有仅为2mV最大值的低失调电压、1pA最大值的超低输入偏置电流，以及22nV/√Hz的低噪声。AD8613系列很适合要求在整个信号通路中放大并维持低噪声的便携式应用。其R-R输出特性使其适合在低功耗12位和16位应用中驱动模数转换器(ADC)和缓冲数模转换器(DAC)。

ST_STM32L476G某系列超低功耗MCU开发方案

ST STM32L476Gxx系列超低功耗MCU开发案 STM32L476Gxx器件是基于高性能ARM Cortex-M4 32位RISC核的超低功耗微控制器（MCU），工作频率高达80MHz。Cortex-M4核具有单精度浮点单元（FPU），支持所有ARM单精度数据处理指令和数据类型。它还实现了全套DSP指令和存储器保护单元（MPU），加强了应用安全。 STM32L476Gxx器件具有嵌入高速存储器（闪存高达1MB，SRAM高达128KB）、灵活的外接存储器控制器（FSMC）、Quad SPI闪存接口和各种增强的I/O和外设，连接2个APB总线、2个AHB总线和1个32位多AHB总线矩阵。STM32L476Gxx器件为嵌入式闪存和SRAM嵌入了几种保护机制：读保护、写保护、专有代码读保护和防火墙。这些器件还有三个快速12位ADC（5Msps）、两个比较器、两个运放、两个DAC通路、一个部基准电压缓冲器、一个低功耗RTC、两个通用32位计时器、两个马达控制专用16位PWM 计时器、七个通用16位计时器以及两个低功耗16位计时器。这些器件支持外部sigma delta 调制器（DFSDM）的4个数字滤波器。此外，还提供24条电容感应通路。这些器件还嵌入了集成式LCD驱动器8×40或4×44，具有部设置转换器。 它们还具有标准和高级通信接口,包括: 3个I2C； 3个SPI； 3个USART、2个UART和1个低功耗UART； 2个SAI（串行音频接口）；

1个SDMMC； 1个CAN； 1个USB OTG全速； 1个SWPMI（单线协议主接口）； STM32L476xx的工作温度围为-40℃~+85℃（结温+105℃）、-40℃~+105℃（结温+125℃）和-40℃~+125℃（结温+130℃），由1.71V~3.6V电源供电。全面的节能模式实现了低功耗应用设计。支持某些独立电源：ADC、DAC、OPAMP和比较器的模拟独立电源输入，USB的3.3V专用电源输入，14个I/O的独立供电电压低至1.08V。V BAT输入支持RTC和备份寄存器。STM32L476xx系列提供6种封装选项：64~144引脚封装。 STM32L476xx系列的主要特性 利用FlexPowerControl实现超低功耗 电源电压：1.71V~3.6V 温度围：-40℃~85℃/105℃/125℃ V BAT模式下的电流为300nA：为RTC和32位×32位备份寄存器供电 30nA关断模式（5个唤醒引脚） 120nA待机模式（5个唤醒引脚） 420nA待机模式+RTC 1.1μA Stop2模式，1.4μA Stop2 +RTC 100μA/MHz运行模式

ASIC低功耗设计

三、低功耗技术 1. 功耗分析 （1）由于电容的充放电引起的动态功耗 V DD C l i VDD v out 图（20）充放电转换图 如图（20）所示：PMOS 管向电容L C 充电时，电容的电压从0上升到DD V ,而这些能量来 自于电源。一部分能量消耗在PMOS 管上，而剩余的则保存在电容里。从高电压向低转换的过程中，电容放电，电容中储存的能量消耗在NMOS 管上。 我们来推导一下：考虑从低电压转换到高电压的情况，NMOS 和PMOS 不同时导通。在转换过程中电源提供的能量为C E ,而是转换后储存在电容里的能量。 ???====∞∞VDD DD L out DD L out L DD VDD VDD V C dv V C dt dt dv C V dt t i E 0 002)( ???====∞∞VDD DD L out out L out out L out VDD C V C dv v C dt v dt dv C dt v t i E 02002 )( 这两个等式说明电源提供的能量只有一半储存在电容里。另一半被PMOS 管消耗掉了。 为了计算总体能量消耗，我们不得不考虑器件的翻转。如果门每秒钟翻转10?→? f 次，那么 102 ?→?=f V C P DD L dyn 10?→?f 表示能量消耗的翻转频率。 随着数字电路集成度的提高，能量问题将成为人们关注的焦点。从以上分析看出，dyn P 跟电源电压的平方成正比，因此降低供电电压对降低功耗有非常显著的意义。 但是，降低供电电压对电路性能有一定的影响，这时我们可以考虑减小有效电容和减少翻转率。电容主要是由于晶体管的门和扩散电容引起的，因此降低由于电容的充放电引起的动态功耗方法之一是将晶体管设计得尽可能小，这种方法同样对提高电路的性能有很大的帮助。

常用运放选型表

器件名称制造商简介 μA741 TI 单路通用运放 μA747 TI 双路通用运放 AD515A ADI 低功耗FET输入运放 AD605 ADI 低噪声,单电源,可变增益双运放 AD644 ADI 高速,注入BiFET双运放 AD648 ADI 精密的,低功耗BiFET双运放 AD704 ADI 输入微微安培电流双极性四运放AD705 ADI 输入微微安培电流双极性运放 AD706 ADI 输入微微安培电流双极性双运放AD707 ADI 超低漂移运放 AD708 ADI 超低偏移电压双运放 AD711 ADI 精密,低成本,高速BiFET运放 AD712 ADI 精密,低成本,高速BiFET双运放 AD713 ADI 精密,低成本,高速BiFET四运放 AD741 ADI 低成本,高精度IC运放 AD743 ADI 超低噪音BiFET运放 AD744 ADI 高精度,高速BiFET运放 AD745 ADI 超低噪音,高速BiFET运放 AD746 ADI 超低噪音,高速BiFET双运放 AD795 ADI 低功耗,低噪音,精密的FET运放AD797 ADI 超低失真,超低噪音运放 AD8022 ADI 高速低噪,电压反馈双运放 AD8047 ADI 通用电压反馈运放 AD8048 ADI 通用电压反馈运放 AD810 ADI 带禁用的低功耗视频运放 AD811 ADI 高性能视频运放 AD812 ADI 低功耗电流反馈双运放 AD813 ADI 单电源,低功耗视频三运放 AD818 ADI 低成本,低功耗视频运放 AD820 ADI 单电源,FET输入,满幅度低功耗运放AD822 ADI 单电源,FET输入,满幅度低功耗运放AD823 ADI 16MHz,满幅度,FET输入双运放 AD824 ADI 单电源,满幅度低功耗,FET输入运放AD826 ADI 高速,低功耗双运放 AD827 ADI 高速,低功耗双运放 AD828 ADI 低功耗,视频双运放 AD829 ADI 高速,低噪声视频运放 AD830 ADI 高速,视频差分运放 AD840 ADI 宽带快速运放 AD841 ADI 宽带,固定单位增益,快速运放 AD842 ADI 宽带,高输出电流,快速运放 AD843 ADI 34MHz,CBFET快速运放 AD844 ADI 60MHz,2000V/μs单片运放

集成电路低功耗设计方法研究【文献综述】

毕业设计文献综述 电子信息科学与技术 集成电路低功耗设计方法研究 摘要:随着IC制造工艺达到纳米级，功耗问题已经与面积、速度一样受到人们关注，并成为制约集成电路发展的关键因素之一。同时，由于电路特征尺寸的缩小，之前相比于电路动态功耗可以忽略的静态漏功耗正不断接近前者，给电路低功耗设计提出了新课题，即低漏功耗设计。本文将分析纳米工艺下芯片功耗的组成和对低漏功耗进行研究的重要性，然后介绍目前主要的低功耗设计方法。此外，由于ASIC技术是目前集成电路发展的趋势和技术主流，而标准单元是ASIC设计快速发展的重要支撑，本文在最后提出了标准单元包低漏功耗设计方法，结合电路级的功耗优化技术，从而拓宽ASIC功耗优化空间。 关键字：低功耗，标准单元，ASIC设计 前言： 自1958年德克萨斯仪器公司制造出第一块集成电路以来，集成电路产业一直以惊人的速度发展着，到目前为止，集成电路基本遵循着摩尔定律发展，即集成度几乎每18个月翻一番。 随着制造工艺的发展，IC设计已经进入了纳米级时代：目前国际上能够投入大规模量产的最先进工艺为40nm，国内的工艺水平正将进入65nm；2009年，Intel酷睿i系列创纪录采用了领先的32nm 工艺，并且下一代22nm工艺正在研发中。但伴随电路特征尺寸的减小，电路功耗数值正呈指数上升，集成电路的发展遭遇了功耗瓶颈。功耗问题已经同面积和速度一样受到人们重视，成为衡量IC设计成功与否的重要指标之一。若在设计时不考虑功耗而功利地追求集成度的提高，则可能会使电路某些部分因功耗过大引起温度过高而导致系统工作不稳定或失效。如Intel的1.5GHz Pentium Ⅳ处理器，拥有的晶体管数量高达4200万只，功率接近95瓦，整机生产商不得不为其配上了特大号风扇来维持其正常工作。功耗的增大不仅将导致器件的可靠性降低、芯片的稳定性下降，同时也给芯片的散热和封装带来问题。因此，功耗已经成为阻碍集成电路进一步发展的难题之一，低功耗设计也已成为集成电路的关键设计技术之一。 一、电路功耗的组成 CMOS电路中有两种主要的功耗来源，动态功耗和静态功耗。其中，动态功耗包括负载电容的充放电功耗(交流开关功耗)和短路电流引起的功耗；静态功耗主要是由漏电流引起的功耗，如图1所示。

常用运放电路

LFC2 高增益运算放大器 LFC3 中增益运算放大器 LFC4 低功耗运算放大器 LFC54 低功耗运算放大器 LFC75 低功耗运算放大器 F003 通用Ⅱ型运算放大器 F004(5G23) 中增益运算放大器 F005 中增益运算放大器 F006 通用Ⅱ型运算放大器 F007(5G24) 通用Ⅲ型运算放大器F010 低功耗运算放大器 F011 低功耗运算放大器 F1550 射频放大器 F1490 宽频带放大器 F1590 宽频带放大器 F157/A 通用型运算放大器 F253 低功耗运算放大器 F741(F007) 通用Ⅲ型运算放大器F741A 通用型运算放大器 F747 双运算放大器 OP-07 超低失调运算放大器 OP111A 低噪声运算放大器 F4741 通用型四运算放大器 F101A/201A 通用型运算放大器 F301A 通用型运算放大器 F108 通用型运算放大器 F308 通用型运算放大器 F110/210 电压跟随器 F310 电压跟随器 F118/218 高速运算放大器 F441 低功耗JEET输入运算放大器F318 高速运算放大器 F124/224 四运算放大器 F324 四运算放大器 F148 通用型四运算放大器 F248/348 通用型四运算放大器 F158/258 单电源双运算放大器 F358 单电源双运算放大器 F1558 通用型双运算放大器 F4558 双运算放大器 LF791 单块集成功率运算放大器LF4136 高性能四运算放大器 FD37/FD38 运算放大器 FD46 高速运送放大器

LF082 高输入阻抗运送放大器 LFOP37 超低噪声精密放大器 LF3140 高输入阻抗双运送放大器 LF7650 斩波自稳零运送放大器 LZ1606 积分放大器 LZ19001 挠性石英表伺服电路变换放大器LBMZ1901 热电偶温度变换器 LM741 运算放大器 LM747 双运算放大器 OP-07 超低失调运算放大器 LM101/201 通用型运算放大器 LM301 通用型运算放大器 LM108/208 通用型运算放大器 LM308 通用型运算放大器 LM110 电压跟随器 LM310 电压跟随器 LM118/218 高速运算放大器 LM318 高速运算放大器 LM124/224 四运算放大器 LM324 四运算放大器 LM148 四741运算放大器 LM248/348 四741运算放大器 LM158/258 单电源双运算放大器 LM358 单电源双运算放大器 LM1558 双运算放大器 OP-27CP 低噪声运算放大器 TL062 低功耗JEET运算放大器 TL072 低噪声JEET输入型运算放大器TL081 通用JEET输入型运算放大器 TL082 四高阻运算放大器(JEET) TL084 四高阻运算放大器(JEET) MC1458 双运放(内补偿) LF147/347 JEET输入型运算放大器 LF156/256/356 JEET输入型运算放大器LF107/307 运算放大器 LF351 宽带运算放大器 LF353 双高阻运算放大器 LF155/355 JEET输入型运算放大器 LF157/357 JEET输入型运算放大器 LM359 双运放(GB=400MC) LM381 双前置放大器 CA3080 跨导运算放大器 CA3100 宽频带运算放大器 CA3130 BiMOS运算放大器

聚洵低功耗运算放大器GS8331 GS8332 GS834

GS8331 GS8332 GS8334 描述 GS8331 GS8332 GS8334放大器是单/双/四电源，微功耗，零漂移CMOS运算放大器，这些放大器提供350 kHz的带宽，轨至轨输入和输出以及1.8V至5.5V的单电源供电。 GS833X使用斩波稳定技术来提供非常低的失调电压（最大值小于10μV），并且在整个温度范围内漂移接近零。每个放大器具有25μA的低静态电源电流，以及20pA的极低输入偏置电流，使该器件成为低失调，低功耗和高阻抗应用的理想选择。 GS833X提供了出色的CMRR，而没有与传统的互补输入级相关的分频器。这种设计在驱动模数转换器（ADC）方面具有卓越的性能，而不会降低差分线性度。 GS8331 GS8332 GS8334 应用 ?换能器应用 ?手持测试设备 ?温度测量 ?电池供电的仪器 ?电子秤

Features ?Single-Supply Operation from +1.8V ~ +5.5V ?Embedded RF Anti-EMI Filter ?Rail-to-Rail Input / Output ?Small Package: ?Gain-Bandwidth Product: 350KHz (Typ. @25°C) GS8331 Available in SOT23-5, SC70-5 and SOP-8 ?Low Input Bias Current: 20pA (Typ. @25°C) Packages ?Low Offset Voltage: 10uV (Max. @25°C) GS8332 Available in SOP-8, MSOP-8 and DFN-8 ?Quiescent Current: 25μA per Amplifier (Typ) Packages ?Operating Temperature: -45°C ~ +125°C GS8334 Available in SOP-14 and TSSOP-14 Packages ?Zero Drift: 0.05μV/°C (Typ) General Description GS833X放大器是单/双/四电源，微功耗，零漂移CMOS运算放大器，这些放大器提供350 kHz的带宽，轨至轨输入和输出以及1.8V至5.5V 的单电源供电。 GS833X使用斩波稳定技术来提供非常低的失调电压（最大值小于10μV），并且在整个温度范围内漂移接近零。每个放大器25μA的低静态电源电流和20pA的非常低的输入偏置电流使这些器件成为低失调，低功耗和高阻抗应用的理想选择。 GS833X提供了出色的CMRR，而没有与传统的互补输入级相关的分频器。这种设计在驱动模数转换器（ADC）方面具有卓越的性能，而不会降低差分线性度。 GS8331提供SOT23-5，SC70-5和SOP8封装。 GS8332提供SOP8，MSOP8和DFN-8封装。 GS8334 Quad具有绿色SOP-14和TSSOP-14封装。在所有电源电压下，-45oC至+ 125oC的扩展温度范围提供了额外的设计灵活性。 Applications ?传感器应用?手持测试设备 ?温度测量?电池供电的仪器 ?电子秤 Pin Configuration Figure 1. Pin Assignment Diagram

基于IEEE1801(UPF)的低功耗设计流程

基于IEEE1801(UPF)标准的低功耗设计实现流程 摘要 目前除了时序和面积，功耗已经成为集成电路设计中日益关注的因素。当前有很多种降低功耗的方法，为了在设计实现流程中更加有效的利用各种低功耗的设计方法，我们在最近一款芯片的设计实现以及验证流程中，使用了基于IEEE1801标准Unified Power Format（UPF）的完整技术，成功的完成了从RTL到GDSII 的全部过程，并且芯片制造回来成功的完成了测试。本文就其中的设计实现部分进行了详细探讨，重点介绍如何用UPF把我们的低功耗意图描述出来以及如何用Synopsys工具实现整个流程，希望给大家以启发。本文先介绍目前常用的低功耗设计的一些方法特别是用power-gating的方法来控制静态功耗以及UPF 的实现方法，然后阐述UPF在我们设计流程中的应用，并在介绍中引入了一些我们的设计经验，最后给出我们的结论。 关键字：IEEE1801, UPF，低功耗, 电源关断，Power-Gating, Isolation, IC-Compiler 1. 简介 1.1 深亚微米设计面临的挑战 随着工艺特征尺寸的缩小以及复杂度的提高，IC设计面临了很多挑战：速度越来越高，面积不断增大，噪声现象更加严重等。其中，功耗问题尤为突出，工艺进入130nm以下节点后，单位面积上的功耗密度急剧上升，已经达到封装、散热、以及底层设备所能支持的极限。随着工艺进一步达到90nm以下，漏电流呈指数级增加（如图１所示），在某些65nm设计中，漏电流已经和动态电流一样大，曾经可以忽略的静态功耗成为功耗的主要部分。功耗已成为继传统二维要素(速度、面积)之后的第三维要素。

常用运放选型表

常用运放选型表 器件名称制造商简介 μA741 TI 单路通用运放 μA747 TI 双路通用运放 AD515A ADI 低功耗FET输入运放 AD605 ADI 低噪声,单电源,可变增益双运放AD644 ADI 高速,注入BiFET双运放 AD648 ADI 精密的,低功耗BiFET双运放AD704 ADI 输入微微安培电流双极性四运放AD705 ADI 输入微微安培电流双极性运放AD706 ADI 输入微微安培电流双极性双运放AD707 ADI 超低漂移运放 AD708 ADI 超低偏移电压双运放 AD711 ADI 精密,低成本,高速BiFET运放AD712 ADI 精密,低成本,高速BiFET双运放AD713 ADI 精密,低成本,高速BiFET四运放AD741 ADI 低成本,高精度IC运放 AD743 ADI 超低噪音BiFET运放 AD744 ADI 高精度,高速BiFET运放 AD745 ADI 超低噪音,高速BiFET运放 AD746 ADI 超低噪音,高速BiFET双运放AD795 ADI 低功耗,低噪音,精密的FET运放

AD797 ADI 超低失真,超低噪音运放 AD8022 ADI 高速低噪,电压反馈双运放 AD8047 ADI 通用电压反馈运放 AD8048 ADI 通用电压反馈运放 AD810 ADI 带禁用的低功耗视频运放 AD811 ADI 高性能视频运放 AD812 ADI 低功耗电流反馈双运放 AD813 ADI 单电源,低功耗视频三运放 AD818 ADI 低成本,低功耗视频运放 AD820 ADI 单电源,FET输入,满幅度低功耗运放AD822 ADI 单电源,FET输入,满幅度低功耗运放AD823 ADI 16MHz,满幅度,FET输入双运放 AD824 ADI 单电源,满幅度低功耗,FET输入运放AD826 ADI 高速,低功耗双运放 AD827 ADI 高速,低功耗双运放 AD828 ADI 低功耗,视频双运放 AD829 ADI 高速,低噪声视频运放 AD830 ADI 高速,视频差分运放 AD840 ADI 宽带快速运放 AD841 ADI 宽带,固定单位增益,快速运放 AD842 ADI 宽带,高输出电流,快速运放 AD843 ADI 34MHz,CBFET快速运放

深亚微米下低功耗设计方法

深亚微米下低功耗设计方法 1.低功耗设计研究的背景和意义 自从晶体管的发明以来，集成电路的发展经历了从手工设计阶段、小规模集成电路设计阶段、大规模集成电路设计阶段以及现在的超大规模集成电路的设计阶段。特征尺寸的不断缩小可以使得单个片上系统可以集成更多的晶体管. 特征尺寸的发展经历了0.35um到0.18um的深亚微米阶段以及90nm、65nm、40nm、28nm、的超深亚微米阶段。 如今设计的芯片需要处理的数据量是巨大的，处理速度己达到的GHz水平, 处理器的处理速度和处理数据的能力都得到了很大的提高,单个芯片上集成的晶体管数目已经达到上亿级别。这些晶体管在单个芯片上按照GHz的频率运行时会产生大量功耗，以前设计的芯片只考虑芯片的时序和面积方面，而很少考虑功耗的因素，超深亚微米下，阈值电压也随之降低，导致亚阈值电流也随之增大，如下静态泄漏功耗可以达到动态功耗的水平。因而，功耗已经成为制约芯片朝着高速、高集成度方向发展的重要因素，功耗的大量增加会导致芯片工作状况的下降，影响芯片的质量，低功耗设计技术应运而生，成为集成电路设计工程师所必须掌握的设计技术。 2.低功耗技术的研究情况 低功耗设计技术要求在设计的初期就要将功耗考虑为设计的约束之一。常用的低功耗技术包括：门控时钟降低动态功耗的技术、多阈值电压优化降低静态功耗的技术、多电压设计降低动态功耗的技术、变阈值电压降低静态功耗的技术以及门控电源降低静态功耗的技术。下表1列出了低功耗几种方法的比较，以下所示的低功耗设计技术分别应用于设计的不同阶段进行，这些低功耗技术主要围绕电源电压、阈值电压以及频率等方面来降低功耗，反映了不同低功耗方法的动态静态功耗优化和面积、实现等参数的对比。 设计的不同阶段按照不同的抽象层次，可以分为工艺级、电路级、门级、寄 存器传输级、体系结构级以及系统级等设计层次上进行功耗的降低。一般抽象的层次越高所能降低的功耗越多，系统级所能降低的功耗是最多的，但同时实现的难度也是比较大的。