Näppärä vuototehon esto radiolle

Kovasti touhuttu esineiden internet -ajatus edellyttää esimerkiksi radiopiireiltä erittäin pientä tehonkulutusta.

Keskeinen haaste on suunnitella sen piirien valmiustila erittäin pienelle virrankulutukselle, koska suurin osa niistä on odottamassa, että jokin tapahtuma käynnistää viestinnän", kertoo MIT:n professori Anantha Chandrakasan.

IEEE International Solid-State Circuits Conferencessa Chandrakasanin ryhmä esitteli uuden lähetinsuunnitelman, joka vähentää off-tilan vuotoa satakertaisesti. Samalla se kuitenkin tarjoaa riittävästi virtaa Bluetoothille tai jopa 802.15.4 yhteyskäytännölle.

Puolijohteet eivät ole luonnostaan hyviä johtimia, mutta eivät myöskään täydellisiä eristeitä. Joten sulkutilassa ne vuotavat jonkin verran.

Chandrakasanin tutkijaryhmä vähentää tätäkin vuotoa tuottamalla portille negatiivisen varauksen kun lähetin on toimeton. Se ajaa viimeisetkin elektronit pois kanavasta joten puolijohde on tällöin paljon parempi eriste.

Tämä strategia toimii vain, jos negatiivisen varauksen tuottaminen kuluttaa vähemmän energiaa kuin piiri menettäisi muuten vuotona. Testeissä prototyyppisiru käytti vain tehoa 20 pikowattia säästääkseen 10000 pikowattia vuotoja.

Negatiivinen varaus tuotettiin varauspumpulla. Siinäkin ainoa todellinen virrankulutus tulee pumppukytkimen käytöstä, joka tapahtuu noin 15 kertaa sekunnissa.

Lähettimen tehokkuutta parannettiin myös Chandrakasanin ryhmän aiemmista töistä kopioiduilla tekniikoilla.

Tavallisesti taajuus, jolla lähetin voi lähettää, on funktio sen käyttöjännitteestä. Joten tutkijat pitivät piirin yleisten osien jännitteen pienenä mutta kasvattivan lähetinosan käyttöjännitteitä kondensaattoreiden ja induktoreiden avulla.

Tutkijoiden mukaan heidän piirinsä voi vähentää virrankulutusta satakertaisesti jos se tekee lähetyksiä tunnin välein.