目录

一、引言

二、静态功耗

三、动态功耗

（1）瞬变功耗 

（2）容性负载功耗 

CMOS器件功耗分为静态功耗和动态功耗。

静态功耗：当器件所有端口逻辑状态稳定而不发生变化，则端口无需充/放电，器件内部仅存在泄露电流I_cc，此时的功耗就是静态功耗。还包括输入端处于非稳态时，由引起的功耗。

动态功耗：当器件端口的逻辑状态发生不断的翻转，器件内部除泄漏电流外，还存在工作电流，且为了驱动容性负载，器件的输出端还需要不断充放电，这种由于逻辑状态翻转而产生的功耗，称为动态功耗。

:静态功耗由两部分组成。

一是由器件内部泄露电流产生。在CMOS器件内部，在源极和衬底之间，存在寄生的反偏二极管（承受反向电压），由于二极管内少数载流子的运动，形成反偏电流即漏电流——I_cc（静态电流）。一般漏电流很小，随着温度升高而增大。这一部分的功耗计算公式为：

由于制造工艺不同，静态功耗差别很大。Bipolar器件 的静态功耗远大于 CMOS器件。

二是当输入电平不满足阈值电平时，器件内部本应该关断的MOS管没有完全关断，使得V_cc和GND之间存在一定的通路，由此产生的损耗。这种电流通路用参数定义。一般来说，远大于I_cc。

二者区别在于：漏电流一直存在，仅在输入电平不满足输入阈值时才会发生。（在电路设计中，通过电平转换电路、提高信号的边沿速率，可减小由引起的静态功耗）

动态功耗分为瞬变功耗  和容性负载功耗 .

:器件逻辑状态改变时，会对内部容性节点充电放电，这个过程存在功率损耗，同时，也伴随着器件内部的MOS管的开合。

以PMOS管和NMOS管组成的反向器为例，输入状态发生改变时（闭合—断开，断开—闭合），两个MOS管的状态同时发生变化，而受工艺限制，在某些时刻存在两个管子同时导通，从而形成VCC到GND 的电流通路，造成功耗。

当输入信号速率较快（满足器件 参数的要求，不满足时损耗很大）时，瞬变功率 将主要取决于器件内部的节点电容。计算公式为：

Cpd:电源耗散电容，不考虑容性负载时逻辑器件的等效电容，可直接从资料获得；

F_I: 输入信号频率；

N_sw:同时发生状态变化的输入端口数目。

:为驱动外部的容性负载，输出端消耗的功率定义为容性负载功耗 ，其计算公式为：

C_L：外部容性负载；

F_O：输出功率频率；

N_sw:同时发生状态变化的输出端口数目。

动态功耗为上述两种功耗之和 :                       ;

总功耗计算公式为：                                        .

结束啦！