1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Tài liệu Circuits & Electronics P23 pptx

13 238 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Static power in CMOS circuits
Trường học Massachusetts Institute of Technology
Chuyên ngành Electrical Engineering
Thể loại Lecture slides
Năm xuất bản Fall 2000
Định dạng
Số trang 13
Dung lượng 383,37 KB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

6.002 CIRCUITS ANDELECTRONICS Energy, CMOS... MOSFET ON half the time.. So per gate is still... C Change VS depending on need.

Trang 1

6.002 CIRCUITS AND

ELECTRONICS

Energy, CMOS

Trang 2

S

V + –

1

R

1

f

T T

T = 1 + 2 = 1

f CV

P = S2

T1: closed

T2: open

open closed

ON L

S

R R

V P

+

=

2

O

v

S

V

ON

R

L

R

I

v

„

Review

Trang 3

Inverter —

O

v

I

S

V

L

R

ON

R

f

CV R

V

L

2

=

related to switching capacitor

independent of f

MOSFET ON half

the time

STATIC

P PDYNAMIC time constant

" RC

"

2 T

R

>>

>>

Square wave input

f

T = 1

Demo

Review

In standby mode, half

the gates in a chip can

be assumed to be on

So per gate is

still P STATIC

L

2 S

R 2

V

In standby mode,

f Æ 0 ,

so dynamic power is 0

Trang 4

CV R

V

L

2

=

Chip with 106 gates clocking at 100 MHz

V 5 V

, 10 100

f , K 10 R

F, f 1

problem!

1.25KWatts 2.5Watts

not bad +

• independent of f

• also standby power

(assume ½ MOSFETs

ON if f Æ 0)

• must get rid of this!

• α f

• αVS 2

reduce VS

5V Æ 1V 2.5V Æ 150mW

[ 1 25 milliwatts 2 5 watts ]

=

×

×

×

+

×

×

3

2

10 10

2

5 10

P

gates

Review

Trang 5

How to get rid of static power

Intuition:

O

v

S

V

ON

R

L

R

I

i

idea!

O

v

S

V

I

S

V

L

R

O

v

I

v low

off MOSFET

high

Trang 6

New Device PFET

• N-channel MOSFET (NFET)

D

S

G on when v off when vGS ≥ VTN

GS < VTN e.g VTN = 1V

• P-channel MOSFET (PFET)

on when vGS ≤ VTP off when vGS > VTP e.g VTP = -1V

S

D G

ON when less than 4V

5V

Trang 7

Consider this circuit:

S D G

D S G

O

v

I

v

+

S

V

PU = pull up

PD = pull down

works like an inverter!

Trang 8

Consider this circuit:

vI = 0V (input low)

V 5

vO

=

V 5

VS =

V 0

vI = + –

p

ON

R

vI = 5V (input high)

V 0

vO

=

V 5

VS =

V

5

vI = + –

n

ON

R

(our previous logic was called “NMOS”)

works like an inverter!

Trang 9

v

I

v

S

V

T

I

v

T

f = 1

From P = CVS2 f

no static power!

Let’s compute PDYNAMIC

S

V + –

p

ON

R

closed for

vI low closed for vI high

Trang 10

For our previous example —

1 , MHz 100

f , V 5 V

F, f 1

C = S = =

“keep all else same”

f CV

P = S 2

6 2

gate per

μwatts 5

2

=

chip gate

10 for μwatts

5

=

P

P

PIII?

~240 watts 1.2 GHz

8x10 6

PIV?

~1875 watts

3 GHz 25x10 6

PII?

~30 watts

600 MHz 2x10 6

PII?

~15 watts

300 MHz 2x10 6

Pentium?

~2.5 watts

100 MHz

10 6

f

Gates

gasp !

Trang 11

and use big heatsink

How to reduce power

A VS 5V Æ 3V Æ 1.8V Æ 1.5V

~PIV Æ 170 watts Æ better, but high

power supply

B Turn off clock when not in use.

C Change VS depending on need.

Trang 12

CMOS Logic

NAND:

Z

A B

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

S D G

V

V 5

S D G

V

V 5

A

S

V

B

Z

Trang 13

B A

B A

e.g.

In general, if we want to implement F

short when

A = 0 or B = 0,

open otherwise

short when

A · B is true, else open

A

B

short

when F

is true, else open

S

V

Z

short

when F

is true, else open

w

Ngày đăng: 22/12/2013, 19:17

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w