低功耗设计(1)静态功耗与动态功耗
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发布时间：2024-10-24 15:12
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时间：2024-11-14 04:05
理解低功耗设计是现代电子系统设计中的关键要素。首先，明确系统中的功耗组成，识别降低功耗的目标和高功耗产生的原因，对于提升设备效率和延长电池寿命至关重要。
功耗是能量耗散的结果，由能量守恒定律决定，能量只能从一种形式转换为另一种形式，总量保持不变。芯片耗散的电能主要转化为热能。过高的功耗可能导致芯片在工作时温度过高，引发功能失效甚至晶体管损坏，因此减少芯片功耗是设计的关键。
功耗主要由静态功耗和动态功耗组成。动态功耗是系统在操作过程中产生的，包含门电路翻转时的尖峰电流和负载功耗。
门电路在高电平与低电平之间切换时，NMOS与PMOS之间产生尖峰电流，非理想条件下存在短路功耗。负载功耗则涉及后端负载电容CL与MOS管导通时形成的RC环节，使得输入变化引起输出滞后，滞后的时间常数主要取决于导通MOS管的内阻。电容负载特性使得负载功耗在电容充放电过程中产生，这部分功耗有时被称为翻转功耗。
静态功耗主要由漏电流引起，通常被视为设计中可以忽略的部分。
总结而言，低功耗设计主要关注动态功耗的减少，通过优化电路结构、提高门电路效率以及减小负载电容等方式实现。静态功耗虽然相对较小，但在某些特定应用中仍需注意。
