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  • 靜態功耗和動態功耗介紹,計算公式介紹
    • 發布時間:2024-07-02 18:08:54
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    靜態功耗和動態功耗介紹,計算公式介紹
    CMOS電路功耗是由靜態功耗和動態功耗組成的,動態功耗遠大于靜態功耗。
    靜態功耗是指漏電流功耗,是電路狀態穩定時的功耗,其數量級很小。靜態功耗又叫泄漏功耗,它是指電路處于等待或不激活狀態時泄漏電流所產生的功耗。
    泄漏電流主要有4種:
    ①反偏二極管泄漏電流;
    ②門柵感應漏極泄漏電流;
    ③亞閾值泄漏電流;
    ④門柵泄漏電流。
    動態功耗主要由動態開關電流引起的動態開關功耗PSW(也稱為跳變功耗)以及短路電流產生的功耗PSC兩部分組成。
    動態功耗來源于:
    (1)當門翻轉時,負載電容充電和放電,稱為翻轉功耗 ;
    (2)pmos和nmos管的串并聯結構都導通時的有短路電流,稱為短路功耗。
    靜態功耗和動態功耗計算公式
    靜態功耗:
    反相器是由PMOS和NMOS互補組成的,PMOS是起上拉作用的,NMOS起下拉作用,靜態下總有一個是截止的,而且截止內阻極高,流過電流極小,因此靜態功耗極小。
    CMOS的保護電路中的反向二極管的leakage current比流過CMOS的電流大,反而是靜態功耗主要的貢獻者。
    柵極泄漏功耗:在柵極上加信號后(即柵壓),從柵到襯底之間存在電容,因此在柵襯之間就會存在有電流,由此就會存在功耗。
    亞閾值電流:使柵極電壓低于導通閾值,仍會產生從FET漏極到源極的泄漏電流。此電流稱為亞閾值泄漏電流。要降低亞閾值電流,可以使用高閾值的器件,還可以通過襯底偏置進行增加閾值電壓。
    靜態功耗計算公式:
    靜態功耗 動態功耗
    動態功耗:
    動態功耗分為開關功耗PC和短路功耗PT,開關功耗是對負載電容充、放電所消耗的功率,短路功耗是由于兩個MOS管在開關瞬間同時導通所消耗的瞬時導通功耗。
    靜態功耗 動態功耗
    開關功耗PC計算公式:
    靜態功耗 動態功耗
    公式說明,對負載電容充、放電所產生的功耗與負載電容的電容量、時鐘頻率以及電源電壓的平方成正比。
    短路功耗PT計算公式:
    靜態功耗 動態功耗
    這里的Ceff是器件空載時等效的功耗電容,由器件制造商給出。短路功耗與器件空載等效電容、時鐘頻率和電源電壓的平方成正比。
    總的動態功耗是由兩個部分相加。
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