Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology hebben een geavanceerde phase-locked loop (PLL) frequentiesynthesizer ontwikkeld die het stroomverbruik drastisch kan verminderen. Deze digitale PLL zou een aantrekkelijke bouwsteen kunnen zijn voor Bluetooth Low Energy (BLE) en andere draadloze technologieën ter ondersteuning van een breed scala aan Internet of Things (IoT)-toepassingen.

Als een belangrijke bouwsteen van draadloze communicatiesystemen, frequentiesynthesizers moeten aan hoge eisen voldoen. Hoewel analoge PLL-frequentiesynthesizers al jaren de standaard zijn, ingenieurs in de IoT-industrie richten hun aandacht steeds meer op zogenaamde digitale PLL's (DPLL's) om een ​​werking met ultralaag stroomverbruik te bereiken.

Kenichi Okada, universitair hoofddocent aan het Tokyo Institute of Technology's Department of Electrical and Electronic Engineering en zijn groep rapporteren nu een fractionele-N DPLL die een stroomverbruik van slechts 265 microwatt (μW) bereikt, een cijfer dat minder is dan de helft van het laagste energieverbruik tot nu toe (980 μW). (Tafel 1)

De onderzoekers ontdekten dat het totale stroomverbruik aanzienlijk kon worden verminderd door een automatisch feedbackcontrolesysteem te gebruiken. "Dit automatisch schakelende feedbackpad verbruikt een vermogen van 68 μW, wat leidt tot een stroomverbruik van 265 μW voor de hele DPLL, ' zegt Okada.

De veelbelovende DPLL zou kunnen worden gebruikt als onderdeel voor processors, geheugens en een enorm nieuwe reeks IoT-apparaten die naar verwachting zowel kosteneffectief als milieuvriendelijk zullen zijn door op ultralaag stroomverbruik te werken. Okada merkt op dat vroege experimenten aantonen dat de DPLL de levensduur van de batterij met vier keer zou kunnen verlengen.

Dit document is gedeeltelijk gebaseerd op resultaten van een project in opdracht van de New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).

Dit werk wordt gepresenteerd in de Frequency Synthesizers-sessie op de 2019 International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), 's werelds grootste jaarlijkse forum over solid-state circuits en systems-on-a-chip.