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  • 靜態(tài)功耗與動態(tài)功耗介紹,計(jì)算公式介紹
    • 發(fā)布時間:2024-06-29 16:59:03
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    靜態(tài)功耗與動態(tài)功耗介紹,計(jì)算公式介紹
    CMOS電路功耗是由靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗組成的,動態(tài)功耗遠(yuǎn)大于靜態(tài)功耗。
    靜態(tài)功耗是指漏電流功耗,是電路狀態(tài)穩(wěn)定時的功耗,其數(shù)量級很小。靜態(tài)功耗又叫泄漏功耗,它是指電路處于等待或不激活狀態(tài)時泄漏電流所產(chǎn)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(yīng)漏極泄漏電流;
    ③亞閾值泄漏電流;
    ④門柵泄漏電流。
    動態(tài)功耗主要由動態(tài)開關(guān)電流引起的動態(tài)開關(guān)功耗PSW(也稱為跳變功耗)以及短路電流產(chǎn)生的功耗PSC兩部分組成。
    動態(tài)功耗來源于:
    (1)當(dāng)門翻轉(zhuǎn)時,負(fù)載電容充電和放電,稱為翻轉(zhuǎn)功耗 ;
    (2)pmos和nmos管的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)都導(dǎo)通時的有短路電流,稱為短路功耗。
    靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗計(jì)算公式
    靜態(tài)功耗:
    反相器是由PMOS和NMOS互補(bǔ)組成的,PMOS是起上拉作用的,NMOS起下拉作用,靜態(tài)下總有一個是截止的,而且截止內(nèi)阻極高,流過電流極小,因此靜態(tài)功耗極小。
    CMOS的保護(hù)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(tài)功耗主要的貢獻(xiàn)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(dǎo)通閾值,仍會產(chǎn)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(jìn)行增加閾值電壓。
    靜態(tài)功耗計(jì)算公式:
    靜態(tài)功耗 動態(tài)功耗
    動態(tài)功耗:
    動態(tài)功耗分為開關(guān)功耗PC和短路功耗PT,開關(guān)功耗是對負(fù)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(guān)瞬間同時導(dǎo)通所消耗的瞬時導(dǎo)通功耗。
    靜態(tài)功耗 動態(tài)功耗
    開關(guān)功耗PC計(jì)算公式:
    靜態(tài)功耗 動態(tài)功耗
    公式說明,對負(fù)載電容充、放電所產(chǎn)生的功耗與負(fù)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(jì)算公式:
    靜態(tài)功耗 動態(tài)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(tài)功耗是由兩個部分相加。
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