低功耗無線系統(tǒng)是目前市場的寵兒，東芝公司看準時機，宣布推出專為低功耗無線系統(tǒng)而開發(fā)的2.4 GHz壓控振蕩器(VCO)。例如低功耗藍牙(BLE)。低于晶體管閾值電壓的低電壓運行通過將class-D壓控振蕩器功能與電源電壓動態(tài)控制技術(shù)相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。相比傳統(tǒng)的壓控振蕩器，該壓控振蕩器的功耗僅為其五分之一至十分之一。東芝在2014年9月24日于意大利威尼斯舉行的歐洲固態(tài)電路年會(ESSCIRC)上展示了該壓控振蕩器。
隨著科技的進步 ，現(xiàn)代人們的日常生活越來越離不開隨身便攜終端，在一些領(lǐng)域中，如運動、健身、醫(yī)療、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域，無線通信設(shè)備已經(jīng)得到了極大的發(fā)展。由于這些應(yīng)用通常使用低電量電池進行長期運行，例如硬幣型電池和能量采集器，因此極低功耗無線集成電路(IC)成為必要。這推動了對低功耗無線IC和獨立結(jié)構(gòu)組件的研究。
在眾多的科技突破點中，壓控振蕩器功耗的降低一直是一個富有挑戰(zhàn)性的題目。因為卓越的噪聲性能往往取決于高功耗。研究人員已對用于降低壓控振蕩器噪聲和功耗的多項技術(shù)進行了研究，主要致力于降低電流消耗。然而，對于極低功耗而言，有必要減少電壓域。
但是，目前東芝似乎已經(jīng)找到了解決的方法，東芝將采用先進的CMOS技術(shù)來開發(fā)class-D壓控振蕩器，這項技術(shù)使用晶體管作為開關(guān)(而不像傳統(tǒng)壓控振蕩器將其作為跨導器)。雖然class-D壓控振蕩器能夠以低電源電壓獲得卓越的噪聲性能，但電源電壓也必須盡可能低以便實現(xiàn)于極低功耗。
降低功耗的秘密在于動態(tài)電源電壓控制技術(shù)，這種技術(shù)被用于大幅減少壓控振蕩器的功耗，控制技術(shù)使用低壓差(LDO)電路作為動態(tài)電源電壓控制器。在壓控振蕩器啟動時，電源電壓增壓，以確?？焖佟⒎€(wěn)定地啟動。在啟動后的穩(wěn)態(tài)中，電源電壓被控制在閾值電壓之下，從而甚至在低于晶體管閾值電壓的電源電壓下保持振蕩，因為class-D壓控振蕩器的一個特征是振蕩幅度大約是電源電壓的三倍。極低電壓運行帶來的結(jié)果是壓控振蕩器的功耗降低。
測試芯片是采用高閾值電壓下的28nm CMOS技術(shù)制造而成。雖然高閾值電壓可降低睡眠模式下的泄漏電流，但它會增加傳統(tǒng)class-D壓控振蕩器的功耗，因為這需要較高的電源電壓。然而，由于擬議的壓控振蕩器可在低于閾值電壓的電壓下振蕩，低功耗振蕩甚至可以在高閾值電壓下進行。僅171uW的極低功耗及低功耗無線系統(tǒng)所需的相位噪聲性能均可得到實現(xiàn)。
動態(tài)電源電壓控制可以解決睡眠模式下的泄漏電流與活動模式下的有功功耗之間的權(quán)衡問題。此外，當這種低電壓壓控振蕩器與直流/直流(DC/DC)轉(zhuǎn)換器和能量采集器等能量源配合使用時，可實現(xiàn)更高效的無線系統(tǒng)。
在掌握了這種技術(shù)之后，東芝將計劃向整體無線系統(tǒng)和壓控振蕩器的節(jié)能方向靠攏，在未來三年之內(nèi)，東芝將以實現(xiàn)低功耗無線IC技術(shù)而努力。
