词条 | CMOS功耗模型 |
释义 | 目前,CMOS工艺在集成电路特别是数字IC中应用得很普遍。由于CMOS电路在输入稳定的时候总有一个管子截止,所以它的静态功耗在理想情况下应该是零,但这并不代表静态功耗真的为零,实际上CMOS电路的静态功耗就是指电路中的漏电流(这里不考虑亚阈值电流)。 CMOS电路功耗的主要来源是动态功耗,它由两部分组成:开关电流和短路电流。所以,整个CMOS电路的功耗如右式所示。 其中: 第一部分P是开关电流产生的动态功耗; 第三部分P是动态情况下P管和N管同时导通时的短路电流产生的动态功耗; 而第二部分P是由扩散区和衬底之间的反向偏置漏电流产生的静态功耗。 在这三项中,第一部分P大约占电路功耗的80% ,因而这里就只考虑开关电流所产生的动态功耗。 开关电流是这样产生的:在CMOS电路,当输入为“0”时,PMOS导通,电源通过 PMOS向负载电容充电;而当电路输入为“1” 时,负载电容又会通过NMOS向地放电。开关电流就是不断对负载电容充放电所产生的。 一个CMOS反相器由开关电流引起的平均动态功耗如下式所示。 其中: CL是负载电容, VDD是电路的电压, f是时钟频率。 Pleakage=Vddileakage 其中: Vdd是电路的电压, ileakage是漏电电流 Pshort=fVddishort 其中: f是时钟频率, Vdd是电路的电压 ishort是短路电流 所以,要想降低电路的功耗就应该降低电路的电压和频率。 |
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