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米乐m6官网:优化移动多媒体传输链的功耗

客户案例

日期:2021-09-10 09:00:56 来源:乐米体育首页 作者:米6米乐体育app 人气:18

  顾客关于移动多媒体的需求是毫无疑问的,满意这些需求的技能现已开发成功,关于规划人员而言,剩余的问题便是怎么运用这些技能,并将成功的产品带入商场。本文将评论怎么减省移动多媒体设备内要害元件的,此外也会对如今移动多媒体设备规划人员所面临的工程应战作出归纳的剖析,并就现在及新呈现的硅技能,提出可战胜这些工程应战的解决方案。

  在网络的移动部分存在一个特别的功率耗费,因为这些移动设备一般由电池供电。大的电池添加了移动设备的尺度和分量,但小电池却缩短了每次充电后的运用时刻,不管哪种状况都晦气于用户运用。此外,电池电源还存在着一些躲藏本钱,这便是充电和蓄电的功率并不抱负。一切的充电电池都会自放电,状况最为严峻的要数NiCd电池和NiMH电池,在充电完成后的首个24小时之内,这两种电池即会丢掉自身电量的10%。所幸,选用新的电池操控技能,不只能够使电池输出更多的能量,而且也可进步功率。

  在大部分无线设备中,发送器的功率放大器是首要的耗电元件。提高功率功率的一种趋势是将蜂窝通讯基础设备转移到新技能上,其间包括射频远端模块。该办法是将移动设备与基站无线电收发机的间隔拉近,然后下降发送器的功率。在基站高密度掩盖的城区或市郊,移动设备通常会要求基站供给一个功率水平,而这个水平远在发送器所能供给的最高功率水平以下。这样,移动设备便能够经过下降RF功率放大器的电源电压来优化发送器的功率。

  当咱们寻觅节约功率的时机时,咱们有必要首先从电源办理芯片自身开端。电源办理的新策略对这种新趋势极端有利,其间包括:

  图1所示为一个运用在移动电话和其他便携设备中的PowerWise接口(PWI)兼容能量办理单元(EMU)。其间,两个高效并具有自适应电压调理(AVS)功用的开关式DC/DC降压转换器为CPU和DSP中心供给了大电流电源轨,而五个低降压(LDO)线性稳压器则为存储器和外围设等设备供给辅佐功率输出。

  AVS技能是经过从一个或多个硬件功用监测器(HPM)的反应来完成的。因为每个HPM都集成在与负载一同的芯片上(一般是高功率的CPU芯片或DSP中心),因而,它们是在相同的硅工艺改动下进行制作,并具有相同的设备作业温度改动。这样就能够将电源电压调整到尽量挨近设备实践可承受限值的程度。

  一个先进的电源操控器(APC)运用来自各个HPM的输入,以确认是否需求对其电源电压进行优化。APC经过双线PowerWise接口向电源内的一个从动操控器宣布电压调理指令。电压经调整后,硅片的功用将继续遭到各个HPM的监督,假设呈现进一步优化的需求,则APC会宣布一个新的电压调整指令。电源有必要在收到APC宣布的指令后及时地调整其电压,这样AVS操控体系的反应环路才干坚持安稳。

  在最高频率下的负载电源电压规范可保证体系能在最高作业温度和最差的硅功用下正常运转。可是,实践作业温度一般低于最大作业温度,而实践硅片的处理才能也往往会优于最晦气状况。因而,在实践作业条件下,就存在于最高频率下把电压下降的空间,AVS技能即能够运用这一空间到达近乎完美的作业功率。

  LDO的辅佐输出相同也能够经过PWI进行编程,虽然它们没有参加到AVS反应环路中。它们的输出电压能够独登时被编程,也能够独登时被敞开或封闭。两个LDO的已调理输出有一个可选择的数据坚持电压,在这种方式下,于休眠方式期间(一种节能方式)的功率可降到指定的最低电压,仅足够用于保存易失存储器中的内容,与此一起,CPU芯片或DSP中心的电压将降到零。因为防止了发动进程和无需再从只读存储器或闪速存储器中从头加载丢掉的数据,因而可让中心快速从休眠方式下复苏。

  升降压转换器可在一个宽广的输入电压规模内供给安稳的输出。升降压转换器运用两个N通道MOSFET和两个P通道MOSFET来完成在降压转换器方式(当VIN VOUT时)与升压转换器方式(当VIN VOUT时)之间的无缝切换(输出没有呈现削弱)。这样,与规范的转换器比较,升降压转换器可在更低的电压下作业,然后能够从电池中提取更多的电能及加强功率。

  如图2所示,经过在中高强度电流(100 mA)的脉宽调制(PWM)和低强度电流的脉频调制(PFM)之间的切换,多方式转换器能够为那些大部分时刻处于停机方式的次级体系带来更高的功率。经过削减切换循环的次数,还削减了在低负载状况下的切换损耗。

  毫无疑问,近年蜂窝通讯根本设备的改动加大了节能的可行性。在此之前,蜂窝网络仍彻底由基站收发信台(BTS)组成,如图3左所示。各个BTS的方位均经过方案以保证高掩盖率并尽量防止空位和死区。当一个移动设备接近BTS时,移动设备会经过下降发射能量来协议一个较低功率的方式,并一起坚持一个可承受的信号强度。

  在新完工的基站中,无线电收发信机可放置在离基站较远的当地(几百米或几千米的间隔),如图3右所示。因为设有多个射频远端模块,因而添加了掩盖率和削减了发信机和接收机之间的间隔。根据间隔的减缩 ,移动设备可更频密地协议下降发射器的功率,然后添加了移动设备的运转时刻。

  将曾经由单个无线电基站掩盖的一个蜂窝划分红许多更小的蜂窝区(可称之为“小蜂窝”),这样就能够重复运用分配给蜂窝运营商的频率。其他技能,比如定向天线和智能天线(将相控阵技能用于波束导向),它们能够支撑空分多路复用通讯,关于散布在相同蜂窝或小蜂窝中的用户,他们可运用相同的频率。一切的这些技能都能在给定的分配频率下,添加可用的频率以支撑更多的用户,以及支撑本来需求动用多个时隙(或带宽的其他单位)的多媒体服务,这些服务就有如几个话音衔接。

  在传统规划中,蜂窝式电话的RF功率放大器(PA)是直接由电池驱动的,如图4所示。可是,假设PA在低于全功率的状况下运转,则能够经过下降PA电源电压来取得可观的节能作用。因为PA的功耗一般等于蜂窝式电话总功耗的一半,因而,这种节能办法可大大下降功耗。可是,跟着功率水平缓温度上升,电源电压有必要上升到得以保持PA的线 RF功率放大器电源

  一个模仿输入VCON操控输出电压。VCON信号可由RF功率检测器芯片驱动,这为PA电压的主动调理(对RF功率水平作出呼应)供给了一个完好的解决方案。而另一个办法是,由主机微操控器的可编程模仿输出驱动VCON输入,这是因为该微操控器担任与无线电基站洽谈功率水平,因而它对功率水平很了解。

  MPL可供给低引脚数量、低EMI和高功率的位图显现,而MPL之所以到达这些功用全赖以下特色:更少的信号线运用一个串行接口来代替并行视频数据总线条信号线条。这既简化了互接布线(一般是在主电路板和平板显现模块之间的扁平电缆或柔性线路),又削减了发生EMI的天线数量。*

  下降开关电流 与TTL和LVCMOS水平比较,电流方式信号下降了开关电流一个量级。*

  图5所示为一个MPL接口的架构图,用于衔接平板显现驱动器。图中的MPL担任供给高带宽的视频接口,而SPI接口则用于拜访显现驱动器的寄存器。当视频数据没有传递时,MPL接口能够被封闭以进一步下降功耗。

  MPL串行器能够为来自视频操控器的并行视频总线和MPL接口之间供给一个接口。视频总线位的RGB视频(它会被颤动成18位以在MPL上传送)并具有多至三个操控信号(HSYNC、VSYNC等)。三个芯片内的256 × 8查找表为每种色彩供给了独立的色彩批改。至于SPI接口则用于为查找表和操控寄存器编程。

  平板显现驱动器能够选用集成MPL接收器。关于短少MPL接口的显现驱动器,可选用MPL解串器来从头发生出并行视频总线。

  当没有视频输入时,芯片内的部分显现存储器可自行更新显现器,并答应MPL接口封闭。这种功用可在用户不观看视频或阅读网页时,体系仍可显现文本、即时短信或MP3音轨列表。该显现存储器可在MPL处于封闭时经由一个SPI接口来拜访。这种主动更新功用能够每像素3位的速度去更新一个240 × 320像素的低分辨率图画显现或以每像素1位的速度来更新320 × 720的显现区。

  一个具有视频质量的图画显现会要求一个高纯度的白光源,而不管显现器的供货商是哪一个,又或在什么样的亮度级和温度,这个光源都有必要保持纯白。传统的白光LED解决方案仅供给一个由白光LED厂商供给的固定色彩补偿。相反地,一个RGB LED光源经过将红光、绿光和蓝光LED的输出结合而混组成白色光。根据这种组成原理,RGB LED光源可经过对各个主色驱动器的脉宽调制来调整色彩平衡。图6所示为包括有一个升压转换器的RGB LED驱动器。

  RGB背光驱动器配有一个用户可编程的校准存储器,用来寄存各个LED色彩的温度曲线摄氏度。别的,在接近LED处安装了一个温度传感器,这样驱动器便可在宽广的温度规模内主动保持白平衡,而芯片内12位模仿/数字转换器的第二个输入可用于外部光电二极管,以监测环境的亮度级。此外,主微操控器可经过I2C/SPI接口去拜访驱动器的操控寄存器以强制LED的光强度。

  一个高效的升压转换器,能够承受2.9V到5.5V的宽规模输入电压规模,并发生一个由5V到20V并以每1V为增量的可编程输出电压。最终,一个自适应方式可经过监测LED驱动器输出和将升压电压降至最低来到达节能作用。

  音频子体系也或许是功率耗费的主角,尤其是关于首要用于听音乐和通话的设备。音频子体系的功率能够经过以下技能得到优化:扬声器驱动器装备

  最简略的办法是选用直流隔绝电容器进行单端式驱动。一个由单电源供电的简略音频驱动器的输出既有沟通部分又有直流部分,因而需加插一个电容器以隔绝直流部分。因为直流部分未能对发生声响作出任何奉献,那么直流部分的能量就被糟蹋掉,可是这部分能量仍是核算在音频功耗内。在桥接装备中,两边的扬声器均由相同的直流部分和反极性的沟通部分驱动,因而消除了直流偏移。经过扬声器的电压即等于两个输出之差值。而在选用电荷泵的单端驱动中,一个内部接地以下电源可容许输出在接地的中心。图8 所示为一切三种装备下的波形。

  由一个以单电源供电的简略驱动器所发生的输出将坐落直流偏移电压的中心。假设这一偏移未被隔绝,它将经过扬声器线圈或耳机线圈,这些线,然后会形成彻底短路。可是,选用直流隔绝电容器既添加了本钱和尺度,又下降了低音区的质量。

  经过发生两个相位相差180度(回转)的输出信号,桥接装备可用硅片来替代电容器。虽然这两个信号都具有相关于接地的直流偏移,可是扬声器没有接地,因而,不会发生剩余的电流。这一技能的缺陷在于它无法与规范的三导体立体声耳机接口兼容,因为傍边的接地被两个扬声器共享。

  电荷泵办法将一个电容器放回到电路中,可是因为作业频率高,该电容将小于直流隔绝电容。电荷泵容许驱动低于接地的输出,因而输出信号是彻底的沟通讯号。这种装备的长处在于能够与规范的耳机兼容,这是因为两个扬声器都由同一个接地驱动。

  一个多功用便携式设备可支撑多种耳机,如用于听音乐的立体声耳机或为接听电话而设的麦克风单声道耳机。Intellisense技能答应其间恣意一种耳机刺进到同一插孔中,并主动装备设备的驱动器。这样,在设备选用单声道时或许有一个输出短路到接地时,体系便会主动识别出来,防止有剩余的功率耗费在驱动立体声的信号上。。当一个选用Intellisense技能的耳机放大器检测到有一个耳机衔接时,它将对左边和右侧输出施加一个较小的电压,而且感应经过负载所发生的电流。假设衔接到放大器的负载大于9,那放大器将采纳全功率方式驱动负载。假设负载小于3,那放大器则采纳短路到接地,并封闭其驱动器。当右声道被短路时,那Intellisense便会将放大器设于单声道方式。为了供给额定的维护,当左声道都被短路时,那两个放大器都会一起被封闭。Intellisense的开关功用能够经过其I2C接口来激活或封闭。

  图9所示由天线到显现器之间的一切芯片之典型功用。衔接无线网络的接口一般由一个无线电收发器芯片和一个数字基带芯片组成,但亦可包括一个独立的RF功率放大器。根本上,这通常是由技能供给商给出的即用规划。傍边,基带芯片或许包括一个规范的RISC处理器以操控接口,但它也会有一个高阶接口以衔接片上体系(SoC),而该片上体系其实便是移动设备的主操控器。

  现在,通讯网络并未界说多媒体数据的编码。不管是2.75G、3G或4G网络,数据均仅仅只是比特流。虽然比如MPEG-4和WMV9之类的规范已描绘了怎么对音频和视频比特流进行编码,而即便MPEG-4或WMV9的编解码能够经过软件来完成,但这要求适当的核算带宽,然后需求一个快速和耗能大的CPU。因而,最好仍是在硬件中履行编解码或许作为高效嵌入式处理器的硬件辅佐,这样视频功率耗费就能够得到大大的下降。一般视频编解码器都是SoC内CPU总线上的一个外围。

  CPU将来自编解码器的数据加载到平板显现操控器中,该操控器将数据存储在帧缓冲器中,并可实时供SoC的外围运用。显现操控器也会读取帧缓冲器的数据到视频总线,而该总线可直接与平板显现驱动器衔接或经过如移动像素链路MPL之类的串行像素接口来衔接。MPL是一个规范化的接口,它可运用在平板显现操控器、数码相机芯片和其他需求低开支和高带宽接口的设备。MPL可将28条信号线条,这一点十分重要,因为该接口一般置于衔接主板和显现模块的扁平电缆上,而削减导线数量便可缩窄缆线的宽度和下降电磁搅扰。

  显现操控器能够是一个快速的微操控器、专用集成电路,又或是规范和专利技能电路的混合体。SoC和显现操控器之间的高阶接口选用RGB像素格局,而显现操控器将像素加载到帧缓冲器中,并或许经过补偿算法就环境光线和显现的非线性度等作出补偿。

  有些如蜂窝电话接口、Wi-Fi接口和蓝牙接口等的子体系或许包括有嵌入式微处理器,如此一来,本因由这些处理器处理的作业量现在就有时机卸载到SoC上。可是,在这方面的规划有一个严重的妨碍。这便是供货商不愿意支撑一个较低阶的接口,原因是当客户的规划与供货商的参阅规划有一些出入时,那供货商便有或许需求揭露这些本来受专利维护的算法,又或需求向客户交待有关器材操作上含糊不清和其他古怪的问题。不过,跟着商场的竞赛越来越剧烈,高度优化的规划必定会呈现,因为业界会对这些操控器的集成反映出激烈的要求,一定使他们的产品能节约更多的功率。

  移动设备正进入一个新的纪元,声响和文本已不再是通讯的仅有方式。多媒体服务和支撑这些服务的基础设备已开端呈现,在可见的未来,咱们能够预期到,好像CPU的速度和存储器的容量开展,在带宽上也会呈现严重的打破。虽然类似于开关式稳压器和RF功率放大器,音频放大器之类的产品在近几十年中现已呈现,可是技能开展从来没有中止过。跟着硅片的本钱继续下降,本来十分贵重的功率优化技能现已变得相对廉价。因为直接影响到电池的运用寿命和用户的体会,节能的价值也相同越来越高。毫无疑问,在用户的体会越来越遭到重视的一起,带给用户优质感触的高增值功用将成为推进现行及新一代硅技能的原动力。

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