Işık hızında mobil cihazlara yönelik artan talebi karşılamak için teknolojiteknoloji devleri her yıl önceki modellere göre daha hızlı, daha güçlü ve daha uzun ömürlü pil gücüne sahip cihazlar yaratıyor.
Apple ve Samsung gibi şirketlerin bunu her yıl mucizevi bir şekilde başarabilmesinin ana nedeni, dünya çapındaki mühendislerin ve araştırmacıların, hala yüksek hızlar sağlayan, giderek daha fazla güç tasarrufu sağlayan mikroçipler tasarlamasıdır.
Bu amaçla, Brigham Young Üniversitesi'ndeki bir ekip tarafından yönetilen araştırmacılar, dünyanın güç açısından en verimli, yüksek hızlı analogdan dijitale dönüştürücüsünü inşa etti. Dönüştürücü (ADC) mikroçip. ADC, analog sinyalleri (radyo dalgası gibi) dijital sinyale dönüştüren hemen hemen her elektronik ekipmanda bulunan küçük bir teknoloji parçasıdır.
BYU profesörü Wood Chiang, Ph.D. öğrenci Eric Swindlehurst ve meslektaşları, ultra geniş bant kablosuz iletişim için 21GHz'de yalnızca 10 mili Watt güç tüketiyor; mevcut ADC'ler, benzer hızlarda yüzlerce mili-Watt veya hatta Watt güç tüketir. BYU yapımı ADC, şu anda küresel olarak mevcut olan en yüksek güç verimliliğine sahiptir ve önemli bir marjla elinde tuttuğu bir rekor.
“Dünya çapında birçok araştırma grubu ADC'lere odaklanıyor; Chiang, dünyanın en hızlı ve yakıt açısından en verimli arabasını kimin üretebileceğine dair bir rekabet gibi ”dedi. "Dünyadaki herkesi yenmek çok zor, ancak biz tam da bunu başardık."
Chiang gibi araştırmacıların karşılaştığı temel zorluk, iletişim sistemi cihazlarında giderek artan bant genişliklerinin, devrelerin daha fazla güç tüketmesi anlamına gelmesidir. Chiang, Swindlehurst ve ekibi, ADC'nin önemli bir kısmına odaklanarak sorunu çözmeye başladı. devre ADC'nin tam tersini temsil eden merkezi bir parça olan DAC olarak adlandırılır: dijitalden analoğa dönüştürücü.
Teknolojik açıdan meraklı olanlar için, araştırma ekibinin ne yaptığına dair geniş bir açıklama:
Her ikisini de ölçeklendirerek DAC'den gelen yükü azaltarak dönüştürücüyü daha hızlı ve verimli hale getirdiler. kondansatör paralel plaka alanı ve aralığı. Ayrıca birim kapasitörleri geleneksel yoldan farklı şekilde gruplandırdılar; DAC'de aynı bitin parçası olan birim kapasitörleri, baştan sona serpiştirilmek yerine birlikte gruplandırdılar. Bunu yapmak, alt plakanın parazit kapasitansını üç kat azalttı ve hızı artırırken güç tüketimini de önemli ölçüde azalttı.
Son olarak, ön yüklemeli bir anahtar kullandılar ancak bunu, her yolun bağımsız olarak optimize edilebildiği çift yollu hale getirerek geliştirdiler. Bu yöntem hızı artırır ancak mevcut cihazların bölünmesini ve devrede rota değişiklikleri yapılmasını gerektirdiğinden ek donanım gerektirmez.
Chiang, "Çipin teknolojisini BYU'da kanıtladık ve bu özel tekniğin etkinliği konusunda hiçbir şüphe yok" dedi. "Bu çalışma gerçekten mümkün olanın sınırlarını zorluyor ve tüketicilere pek çok kolaylık sağlayacak. Senin Wi-Fi Bu teknoloji sayesinde daha iyi olmaya devam edeceğiz, daha yüksek yükleme ve indirme hızlarına sahip olacaksınız ve pil ömrünü korurken çok az gecikmeyle veya hiç gecikme olmadan 4K, hatta 8K izleyebilirsiniz.”
Chiang, ADC için olası diğer uygulamaların otonom araçları (bir ton kablosuz bant genişliği kullanan), gözlük veya akıllı kontakt lensler gibi akıllı giyilebilir cihazları ve hatta implante edilebilir cihazlar gibi şeyleri içerdiğini söyledi.
Cihaz, binlerce bağlantının tamamının güvenli olduğundan emin olmak için karmaşık bir tasarım ve doğrulama gerektiriyordu. Dönüştürücü doğru çalışacaktı. Tasarımdaki tek bir hatanın düzeltilmesi en az bir yıl daha alırdı, bu nedenle ekip hiçbir hata yapmadığı için çok heyecanlıydı.