微控制器被用作幾乎每個應用可以想象在主控制元件。他們的權力和靈活性，讓他們去到組件的大多數設計的心臟。關鍵要建立高效的設計中使用的MCU往往依賴于使功耗和性能之間的智能權衡。許多MCU提供了幾個選項，可以限制MCU時鐘速率，因此，其性能的MCU供電。了解工作電壓和工作時鐘速率之間的公共關系可以是如何充分利用你的下一個MCU設計的關鍵。本文將快速回顧一下一些常見的選項供電MCU和討論履行很可能導致所產生的制約。修改工作電壓在運行時獲得的性能和能效的最佳組合常用的技術進行探討，以幫助您選擇和實施你的下一個基于MCU的設計。

　　頻率與工作電壓 - 一個關鍵的性能考慮

　　一個性能和功耗之間的最根本的關系是MCU工作時的電壓。工作電源直接關系到工作電壓（由定義，因為功率等于電壓乘以電流），如此清晰的動作電力需求上，你會用你的設計的MCU決定何時是一個關鍵的考慮因素。你可能會認為，這意味著你應該總是使用最低的功耗MCU，但是如果性能是設計中的所有問題，您將需要考慮工作頻率為關鍵要素，以及，一個MCU的工作頻率經常被限制其工作電壓。許多的MCU廠家明白的工作電壓，工作頻率，MCU性能，和MCU操作功率之間的關系的重要性，并且它們提供不同級別的操作功率和工作頻率，以便更容易對設計的最佳擬合優化到系統要求。作為一個例子，瑞薩RL78 MCU有四種不同的工作電壓范圍，每一個都支持不同的操作頻率，如下面的圖1。在1.6 V和1.8 V時，RL78可在1 MHz和4 MHz之間的任何地方運行。間2.7 V和5.5 V時，可以在最多20兆赫運行。因此，RL78可以操作快五倍，如果它使用2.7 V代替1.8伏，在工作電源電壓只增加了50％。

　　圖1：電壓與頻率圖瑞薩RL78 MCU。

　　改善電源效率的上述關系時，在更高的電壓下工作是常見于許多MCU，并了解在電源效率是設計中的關鍵要求是最重要的關系之一。在許多情況下，它更省電，以保持在盡可能低的功耗狀態的MCU，也許是一個低的睡眠模式，當它需要做一些處理（也許采樣傳感器是否采取進一步的行動，看其喚醒需要采取）。當需要處理它通常更省電以更快的頻率下運行，以盡量減少在較高功率狀態的時間。如果處理可以做到5倍的速度，并只需一個操作功率增加50％，（如在RL78的情況下），可以清楚地看到，所要求的總能量會少得多，因此這將是一個更節能的設計。

　　時鐘控制的MCU操作的頻率是由一個時鐘控制塊管理;和許多時鐘控制塊具有的功能，可用于選擇，控制和管理的時鐘源的CPU，內存，外圍設備，和模擬模塊。通過控制時鐘頻率，以這些塊，甚至關閉的時鐘功能沒有被在特定處理例程使用的動態電流的量（所需的電流來改變一個信號或存儲元件的電壓電平）可以被調制，以便您使用的電流以最有效的方式。 （注意，基于電池的應用，特別，是最新的意識的設計，因為它是從電池通常是最關鍵的約束所提供的總電流）。許多最常見的和有用的時鐘控制功能包含在 Microchip的PIC32MX單片機的時鐘控制塊，對于大多數時鐘控制模塊示于圖2的出發點是時鐘源，并且通過具有多個源它使得有可能獨立地優化的時鐘為多個模塊。

　　例如，PIC32MX具有低功耗內部RC振蕩器（LPRC圖2的底部附近），可以當極低速操作是可接受的被使用。它可以提供看門狗定時器（WDT），這樣即使在非常低功耗模式這一關鍵計時器仍然可以使用。主振蕩器（POSC）使用一個外部晶體，以產生由該裝置的性能最高的部分的精確高速時鐘源的使用，并將該系統和USB鎖相環（在圖的頂部）。需要注意的是獨立的PLL也意味著USB操作可以獨立于系統時鐘，提供優化的時鐘和潛在的節省功耗的級別。快速 RC振蕩器（FRC）規定如果不需要外部振蕩器8 MHz的時鐘源，當不需要的最高頻率和精度節省電路板空間，元件數量，或許省電。最后，輔助振蕩器可用于低功耗工作由外部32 kHz晶振。

　　圖2：在Microchip的PIC32MX1XX家庭時鐘控制模塊。