北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（数字集成电路原理与设计）chap4-1 第四章 CMOS单元电路 4.11 功耗

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1 第四章 基本单元电路 4.11 功耗 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation 功耗 ■功耗来源 影响因素

2 功耗  功耗来源  影响因素 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation cMos电路功耗的来源 ■cMos电路功耗的构成 动态功耗P 开关过程的短路功耗Rc; n静态功耗乃

3 CMOS电路功耗的来源  CMOS电路功耗的构成  动态功耗Pd ;  开关过程的短路功耗Psc ;  静态功耗Ps Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software ttp//www.foxitsoftware.comForevaluationonly 动态功耗的来源 开关过程对输出节点 PMOS Supply 电容的充放电 A NMOS 当输出节点出现0→1 的变化,需要电源提供 能量对电容充电

4 动态功耗的来源 A VDD PMOS NMOS 1 A n Vout CL Isupply 开关过程对输出节点 电容的充放电 当输出节点出现0 1 的变化, 需要电源提供 能量对电容充电 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Soft ttp//www.foxitsoftware.comForevaluation CMOS动态功耗的计算 当输出由0向vn变化忽略附加的直流电流,则 E 0 DD'suppy(t ) dt 根据瞬态电流表达式 PMO supply A1 d out L dt 把电流公式代入并积分 out NMO E supply L DD 存储在负载电容上的能量为 CLVDD

5 CMOS动态功耗的计算 当输出由0 向VDD变化，忽略附加的直流电流，则 sup ply DD sup ply 0 ( )d T E V i t t   根据瞬态电流表达式 out sup ply L d ( ) d V i t C t  把电流公式代入并积分 DD 2 supply DD L out L DD 0 d V E V C V C V    存储在负载电容上的能量为 A VDD PMOS NMOS 1 An Vout CL Isupply   DD c out c 0 2 L out out L DD 0 1 = 2 T V E V i t dt C V dV C V     Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only