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嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)(已修改)

2025-01-20 14:42 本頁(yè)面
 

【正文】 嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì) 低功耗嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 嫦娥二號(hào)中的低功耗系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)功耗 ? 功耗:設(shè)備輸入功率和輸出功率的差額 ? 計(jì)算機(jī)是一種電子設(shè)備,正常工作必定產(chǎn)生功耗 ? 獨(dú)立工作的嵌入式系統(tǒng),如果沒(méi)有輸出功率,其消耗的電能最終都轉(zhuǎn)化 熱量 ? 過(guò)高的功耗會(huì)帶來(lái) 散熱、能源浪費(fèi)、電磁干擾、穩(wěn)定性降低、安全隱患 等一系列問(wèn)題 嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)的重要性 ? 低功耗設(shè)計(jì)可延長(zhǎng)電池供電系統(tǒng) 持續(xù)工作時(shí)間 ? 低功耗設(shè)計(jì)是延長(zhǎng)系統(tǒng)使用 壽命 、提高系統(tǒng) 穩(wěn)定性的需要 ? 低功耗設(shè)計(jì)降低系統(tǒng)的 散熱 要求 ? 低功耗設(shè)計(jì)有利于 節(jié)約能源 ? 低功耗設(shè)計(jì)可減少系統(tǒng)的 電磁輻射 ? 低功耗設(shè)計(jì)可提高系統(tǒng)的 安全性 計(jì)算機(jī)主板中的散熱器 功耗類型 ? 靜態(tài)功耗 :門電路的狀態(tài)不發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí),門電路的功耗, CMOS門電路的靜態(tài)功耗非常小 ? 動(dòng)態(tài)功耗 :當(dāng)門電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的功耗。電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)產(chǎn)生瞬間的大電流,并引起負(fù)載電容的充 /放電,產(chǎn)生較大功耗 ? 動(dòng)態(tài)功耗是影響系統(tǒng)功耗的主要因素 CMOS非門電路結(jié)構(gòu) ? 當(dāng) VIN=0V時(shí), TN截止, TP導(dǎo)通, VOUT≈VDD,為高電平 ? 當(dāng) VIN=VDD時(shí), TN導(dǎo)通,TP截止, VOUT≈0V,為低電平 ? CMOS非門電路在靜止?fàn)顟B(tài)下,總有一個(gè) MOS管處于截止?fàn)顟B(tài) (nW級(jí)功耗 ) ? CMOS門電路動(dòng)態(tài)功耗包括兩個(gè)部分:電容充放電功耗、瞬時(shí)導(dǎo)通功耗 P M O S 管 : TPN M O S 管 : TN負(fù) 載 電 容 : CLVD DVI NVO U TCMOS門電路電容充放電功耗 Pturn ? 當(dāng)輸入翻轉(zhuǎn)為“ 0”時(shí), TP導(dǎo)通,電源通過(guò)PMOS向負(fù)載電容充電 ? 當(dāng)輸入翻轉(zhuǎn)為“ 1” 時(shí),負(fù)載電容通過(guò) TN向地放電。 ? 隨著 CMOS門電路狀態(tài)的改變,負(fù)載電容上不斷發(fā)生充、放電過(guò)程,從而產(chǎn)生功耗,這就是電容充放電功耗 ? 電容充放電引起的平均動(dòng)態(tài)功耗 ? 占門電路全部功耗的 70%到 90% FVCP DDLturn 2?? FVC DDL 2FVCP DDLtu rn 2?CMOS門電路瞬時(shí)導(dǎo)通功耗 Pshort ? 實(shí)際應(yīng)用中,轉(zhuǎn)移曲線并不是理想的方形, BCDE時(shí)間不為零,零內(nèi)阻的 MOS管會(huì)在電源與地之間形成直接短路的現(xiàn)象 ? 對(duì)大多數(shù)芯片,瞬時(shí)導(dǎo)通功耗占總動(dòng)態(tài)功耗的 5%到10% VO U TVI N0VD DVD DA BCDE F0 . 5 VD D0 . 5 VD DID DVI N0VD DA BC DE F0 . 5 VD D電路功耗的組成 ? P=Pturn+PShort+PLeakage : CMOS門電路總的平均動(dòng)態(tài)功耗 ? 電容充放電功耗和瞬時(shí)導(dǎo)通功耗組成的動(dòng)態(tài)功耗是主要因素,靜態(tài)功耗的影響較小 ? 動(dòng)態(tài)功
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