Sparsamere Chips fĂĽr Handys, WLAN und Bluetooth
An der Universität von Rochester wurden die letzten Probleme bei einem neuen Chip beseitigt, der die Signalfrequenz von Handys und drahtlosen Datengeräten kontrolliert. Er ist sparsamer als PLLs und eignet sich gut für hohe Frequenzen.
Ein leerer Akku schneidet Handy-Benutzer vom Netz ab, legt das Bluetooth-Headset lahm und macht aus dem Notebook nutzlosen Ballast. Daher wird ständig nach neuen Wegen gesucht, um die Leistungsaufnahme der Geräte zu verringern. Professor Hui Wu von der University of Rochester, USA arbeitet dazu an einem Schaltungsdesign namens Injection Locked Frequency Devider (ILFD). Jetzt ist ihm der entscheidende Schritt zur Praxistauglichkeit gelungen.
Schaltungen mit dem ILFD-Chip benötigt für die Taktsynchronisation lediglich rund ein Zehntel der Energie, die herkömmliche PLLs (Phase-Locked Loop) verbrauchen. In den phasengekoppelten Regelkreisen arbeitet ein digitaler Teiler, der jedes Taktsignal, das etwa ein Quarz liefert, mitgezählt und beispielsweise nach jedem zehnten eine 1 ausgegeben. Bei dieser Brute-Force-Methode verbraucht der Schaltkreis bei jedem Zählvorgang dieselbe Leistung, egal ob er eine 0 oder 1 ausgibt. Dies passiert pausenlos mehrere Milliarden Male in der Sekunde und trägt einen beträchtlichen Teil zum Akku-Verbrauch etwa eines Handys bei, sagte Jonathan Sherwood von der Universität in Rochester.
Bei ILFD wird hingegen ein exakter Grundtakt multipliziert, um die benötigte Frequenz zu erhalten. Zur Kontrolle des erzeugten Taktsignals wird es durch den gleichen Faktor dividiert und das Ergebnis mit dem Ausgangssignal verglichen. ILFD nutze ein analoges Verfahren, das wenig Energie verbraucht, so Sherwood.
Handies oder WLAN-Adapter senden auf eng zusammenliegenden Frequenzen. Hier lag bislang der Pferdefuß von ILFD: Die Schaltkreise enthielten nur einen Teiler durch zwei und konnten damit die benötigten Frequenzen nicht hinreichend genau auflösen.
Dies hat Professor Wu durch eine Erweiterung des alten Designs aus drei Transistoren um zwei weitere gelöst. Das neue Verfahren (PDF) ermöglicht es, die Taktsignale zusätzlich auch durch drei zu teilen. Nun kann man variieren, wie viele Takte durch zwei und wie viele durch drei dividiert werden, und damit die erzeugten Frequenzen ausreichend genau abstimmen.
Bei der drahtlosen Datenübertragung werden künftig immer höhere Frequenzen genutzt, bis hinein ins 60-Gigahertz-Band, schätzt Sherwood. So hohe Frequenzen können herkömmliche digitale Teiler -- wenn überhaupt -- nur bei höherem Energieverbrauch bewältigen. Der Vorteil des sparsamen ILFD werde daher in Zukunft noch wachsen. (ad)
