Toshiba lance le système sur puce Bluetooth® à faible consommation d'énergie avec une consommation de courant de 3,2 mA en réception et de 3,5 mA en transmission

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Toshiba lance le système sur puce Bluetooth^® à faible consommation d'énergie avec une consommation de courant de 3,2 mA en réception et de 3,5 mA en transmission

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Toshiba Corporation
Storage & Electronic Devices Solutions Company
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Toshiba (TOKYO : 6502) a développé un système sur puce (System-on-Chip, SoC) Bluetooth^® à faible consommation d'énergie¹ conforme à la version 4.2 réduisant le courant de 50 % par rapport aux produits actuels² pour les appareils IdO alimentés par une batterie au lithium de la taille d'une pièce. En adoptant une configuration de l'architecture et une conception du circuit analogique convenant à un fonctionnement à faible énergie, on obtient une consommation de 3,2 mA en réception (RX) et de 3,5 mA en transmission (TX)³, ce qui permet d'allonger considérablement la durée de vie de la batterie. Le SoC intègre également des réseaux correspondants à fréquence radio (FR)⁴, réduisant ainsi le nombre de composants externes et contribuant à la diminution de taille des dispositifs IdO. Cette technologie sera présentée à la Conférence IEEE Asian Solid-State Circuits (A-SSCC) qui aura lieu à Toyama, au Japon, le 8 novembre.

Les rapides progrès enregistrés récemment dans le domaine de l'IdO ont permis la réalisation d'appareils IdO à fonctions multiples tels que des montres et des bandes à puce qui recueillent et gèrent une vaste gamme d'informations provenant de capteurs. La technologie Bluetooth^® à faible consommation d'énergie, spécialement développée pour les communications sans fil à faible énergie, est utilisée dans de nombreux dispositifs IdO afin de réduire le poids et d'étendre la durée de vie de la batterie. En général, on relève une compensation entre consommation de courant et performance radio ? sensibilité du récepteur et puissance de transmission ? et les SoC Bluetooth^® conventionnels à faible énergie ne peuvent pas satisfaire les deux exigences simultanément. Pour utiliser les divers types de batteries utilisables dans des dispositifs IdO portables, un SoC Bluetooth^® à faible énergie et à basse consommation de courant, dans une fourchette de 3 à 4 mA, est une exigence majeure. Bien que le fait d'inclure des éléments externes soit efficace dans un SoC Bluetooth^® à faible énergie pour réduire la taille d'un tel dispositif Bluetooth^® à faible énergie, la dégradation de la sensibilité du récepteur et de la puissance de transmission d'un SoC Bluetooth^® à faible énergie avec des réseaux correspondants incorporés à fréquence radio reste un problème en raison d'un décalage d'atténuation.

Toshiba a introduit trois techniques pour réduire la consommation de courant du SoC Bluetooth^® à faible énergie : (1) une configuration de l'architecture du récepteur adaptée à la consommation à faible courant ; (2) un système de gestion de l'énergie très efficace ; (3) une conception FR à faible courant.

• (1) L'architecture du récepteur introduit un synthétiseur local employant une fréquence égale à la moitié de celle d'un récepteur conventionnel, ce qui réduit la consommation de l'oscillateur local. Bien que l'architecture tende à être vulnérable aux signaux d'interférence en raison de sa configuration à fréquence complexe, une tolérance élevée aux interférences est obtenue en adoptant la planification de fréquence pouvant prévenir le pliage provenant des signaux cellulaires.
• (2) Pour améliorer la perte de puissance dans les régulateurs (LDO : 'Low Drop Out' ou faible perte de niveau)⁵, les LDO sont éliminées du SoC. La dégradation de performance résultant du bruit de commutation et de friture provenant d'un onduleur CC-CC, une boucle à verrouillage de phase⁶ est utilisée pour fixer la fréquence de commutation de l'onduleur CC-CC et prévenir l'interférence avec la bande utilisée par le système Bluetooth^® à faible énergie.
• (3) Dans la conception FR à faible intensité, pour que la transmission et la réception puissent partager un oscillateur unique contrôlé par tension ('voltage controlled oscillator' ou VCO), la plage de réglage de fréquence du VCO doit être très large, ce qui augmente la consommation de courant. On obtient une consommation à faible intensité en divisant le VCO pour la transmission et la réception afin de réduire la plage de réglage de fréquence requise pour chaque VCO. De plus, une technique à amplificateur de commutation est introduite dans l'amplificateur de puissance afin de réduire la consommation de courant.

En adoptant ces techniques à faible courant, le SoC Bluetooth^® à faible énergie de Toshiba réduit la consommation de courant de fonctionnement à 3,2 mA pour la réception et à 3,5 mA pour la transmission, tout en améliorant la performance radio ; en réception, la sensibilité est de ?93 dBm et la puissance de sortie est de 0 dBm. De plus, en intégrant tous les réseaux correspondants FR dans le SoC construit avec le processus CMOS de 65 nm, le nombre de composants externes peut être ramené des 19 requis à 7 avec le produit actuel de Toshiba.

Toshiba adoptera cette nouvelle technologie de consommation de courant dans les produits Bluetooth^® à faible énergie pour lesquels il est prévu que la production de masse commencera le ⁷ décembre.

[1] : La marque et les logos liés au mot Bluetooth^® sont des marques commerciales enregistrées appartenant à Bluetooth SIG.

[2] : Comparé au « TC35667FTG » de Toshiba.

[3] : La consommation de courant la plus basse au monde au 11 juillet 2016 ; étude Toshiba.

[4] : Fréquence utilisée dans la communication sans fil

[5] : Un régulateur qui peut être opéré même avec seulement une petite différence de tension entre entrée et sortie.

[6] : Circuits électroniques pour synchroniser la phase et la fréquence du signal d'entrée et de sortie par le contrôle de retour.

[7] : Les échantillons techniques sont disponibles depuis octobre 2016.

À propos de Toshiba Corporation
Toshiba Corporation, une entreprise du classement Fortune Global 500, canalise ses compétences de classe mondiale en produits et systèmes électroniques et électriques de pointe, et se concentre sur trois domaines d'activités : L'énergie qui soutient une vie de tous les jours plus propre et plus sûre ; L'infrastructure qui soutient la qualité de vie ; et le stockage qui soutient une société d'information avancée. Guidée par les principes de l'engagement de base du groupe Toshiba, « Au service de la population, au service de l'avenir », Toshiba promeut des opérations mondiales et contribue à la création d'un monde où les générations futures vivront mieux.
Fondée à Tokyo en 1875, la société Toshiba se situe aujourd'hui au c?ur d'un réseau mondial de plus de 550 entreprises consolidées employant plus de 188 000 personnes à travers le monde, avec un chiffre d'affaires annuel dépassant les 5,6 billions JPY (50 milliards USD). (au 31 mars 2016).
Pour en savoir plus sur Toshiba, consultez le site www.toshiba.co.jp/index.htm

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