静态功耗和动态功耗
CMOS电路功耗是由静态功耗和动态功耗组成的,动态功耗远大于静态功耗
1.静态功耗:
反相器是由PMOS和NMOS互补组成的,PMOS是起上拉作用的,NMOS起下拉作用,静态下总有一个是截止的,而且截止内阻极高,流过电流极小,因此静态功耗极小。
CMOS的保护电路中的反向二极管的leakage current比流过CMOS的电流大,反而是静态功耗主要的贡献者。
栅极泄漏功耗:在栅极上加信号后(即栅压),从栅到衬底之间存在电容,因此在栅衬之间就会存在有电流,由此就会存在功耗。
亚阈值电流:使栅极电压低于导通阈值,仍会产生从FET漏极到源极的泄漏电流。此电流称为亚阈值泄漏电流。要降低亚阈值电流,可以使用高阈值的器件,还可以通过衬底偏置进行增加阈值电压
静态功耗计算公式:
2.动态功耗:
动态功耗分为开关功耗和短路功耗,开关功耗是对负载电容充、放电所消耗的功率,短路功耗是由于两个MOS管在开关瞬间同时导通所消耗的瞬时导通功耗。
开关功耗PC计算公式:
公式说明,对负载电容充、放电所产生的功耗与负载电容的电容量、时钟频率以及电源电压的平方成正比。
短路功耗PT计算公式:
这里的是器件空载时等效的功耗电容,由器件制造商给出。短路功耗与器件空载等效电容、时钟频率和电源电压的平方成正比。
总的动态功耗是由两个部分相加。