可通过获取静态电流和动态电流,然后将该电流乘以施加到IC的电压来计算通用逻辑IC的功耗。
可将上述电流乘以施加至IC上的电压以得出功耗。
静态功耗:PS
尽管通用逻辑IC为静态(即其输入信号保持不变),除了流经内部反向偏置pn结的微小漏电流(称为静态供电电流,ICC)外,几乎无电流流过。静态功耗为ICC乘以供电电压。
PS=VCC×ICC
VCC:施加至逻辑IC的电压
ICC:数据表中显示的静态供电电流
动态功耗
动态供电电流是在通用逻辑中流动的电流,而其输入在高与低之间转换。此电流在电容充电和放电期间流动。需同时考虑寄生电容(内部等效电容)和负载电容。将此电流乘以施加至P沟道或N沟道MOSFET的电压,即可得出动态功耗。这里为简单起见,利用最大电流流过时的VCC值计算功率。
由于负载电容(CL)产生的动态功耗:PL
PL功耗在外部负载充电和放电时产生,如图1所示。
负载电容上存储的电荷量(Q)按下式计算:
QL=CL×VCC
CL:负载电容
假设输出信号频率fOUT(=1/TOUT)。则可用下式表示平均电流(IL):
IL=QL / T=CL * VCC * fOUT
因此,动态功耗(PL)为:
PL=VCC * IL=CL * VCC^2 * fOUT
如果一个IC有多个输出,则其动态功耗可按下式计算:
PL=VCC^2 * Σ (CLn* fOUTn)
具有等效内部电容CPD的动态消耗功率:PPD
通用逻辑IC具有各种寄生电容,具体如图2所示。这些电容等效地表示为CPD。(实际上,CPD是根据零负载条件下相对高频(1MHz)下的功耗计算得出的。)PPD是IC的等效电容产生的功耗,可按与PL相同的方式加以考虑。但请注意,PPD是按输入频率(fIN)计算得出的:
PPD=VCC * IL=CPD * VCC^2 * fIN
总功耗:PTTL
可通过静态功耗(PS)和动态功耗(PL+PPD)的总和,得出总功耗(PTTL):
PTTL=PS+PL+PPD
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