คำตอบ MSalters นั้นถูกต้อง 80% การประเมินมาจากกำลังเฉลี่ยที่จำเป็นในการชาร์จและคายประจุตัวเก็บประจุที่แรงดันคงที่ผ่านตัวต้านทาน นี่เป็นเพราะซีพียูและวงจรรวมทุกตัวเป็นชุดสวิตช์ขนาดใหญ่แต่ละอันขับอีกอันหนึ่ง
โดยทั่วไปคุณสามารถสร้างแบบจำลองเวทีเป็นอินเวอร์เตอร์ MOS (มันอาจจะซับซ้อนกว่า แต่พลังยังคงเหมือนเดิม) การชาร์จประจุความจุประตูทางเข้าของสิ่งต่อไปนี้ ดังนั้นทั้งหมดลงมาเพื่อต้านทานตัวเก็บประจุตัวเก็บประจุและอีกตัวหนึ่งปล่อยประจุ (ไม่ใช่ในเวลาเดียวกันแน่นอน :))
สูตรที่ฉันจะแสดงนั้นมาจากDigital Integrated Circuits - มุมมองการออกแบบจาก Rabaey, Chakandrasan, Nikolic
พิจารณาตัวเก็บประจุที่เรียกเก็บโดย MOS:
พลังงานที่นำมาจากแหล่งจ่ายจะเป็น
EVD D=∫∞0ผมVD D( t )VD Ddt =VD D∫∞0คLdโวลต์o ยูทีdเสื้อdt =คLVD D∫VD D0dโวลต์o ยูที=คLVD D2
ในขณะที่พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุในตอนท้ายจะเป็น
Eค=∫∞0ผมVD D( t )โวลต์o ยูทีdT = . . =คLVD D22
แน่นอนว่าเราไม่ต้องรอเวลาไม่มีที่สิ้นสุดในการชาร์จและคายประจุตัวเก็บประจุดังที่สตีเวนชี้ให้เห็น แต่มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับตัวต้านทานเพราะมันมีอิทธิพลต่อแรงดันไฟฟ้าสุดท้ายของตัวเก็บประจุ แต่นั่นเราต้องการให้แรงดันยกเลิกประตูต่อไปนี้ก่อนที่จะพิจารณาแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว สมมุติว่ามันคือ 95% Vdd และเราสามารถแยกมันออกมาได้
ดังนั้นความต้านทานเอาท์พุทของ MOS จึงเป็นอิสระจากพลังงานครึ่งหนึ่งที่คุณเก็บไว้ในตัวเก็บประจุเพื่อประจุที่แรงดันคงที่ พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุจะถูกกระจายไปยัง pMOS ในเฟสการคายประจุ
หากคุณพิจารณาว่าในรอบการสลับจะมีการเปลี่ยน L-> H และ H-> L และกำหนด ฉS ความถี่ที่อินเวอร์เตอร์นี้เสร็จสิ้นรอบคุณมีการกระจายพลังงานของเกทง่าย ๆ นี้คือ:
P=EVD Dเสื้อ=EVD D⋅ฉS=คLVD D2ฉS
โปรดทราบว่าถ้าคุณมีประตู N ประตูก็เพียงพอแล้วที่จะเพิ่มกำลังไฟโดย N ตอนนี้สำหรับวงจรที่ซับซ้อนสถานการณ์จะซับซ้อนขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากประตูบางส่วนจะไม่เดินทางด้วยความถี่เดียวกัน คุณสามารถกำหนดพารามิเตอร์α < 1 เป็นส่วนเฉลี่ยของประตูที่เปลี่ยนไปทุกรอบ
ดังนั้นสูตรจึงกลายเป็น
PTO T= α NคLVD D2ฉS
การสาธิตเล็ก ๆ ของเหตุผลเพราะปัจจัย R: ขณะที่สตีเวนเขียนพลังงานในตัวเก็บประจุจะเป็น:
Eค=V2D D⋅ C2⎛⎝⎜1 -อี- 2Tc h a r gอีR C⎞⎠⎟
เห็นได้ชัดว่า R เป็นปัจจัยของพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุเนื่องจากเวลาในการชาร์จ จำกัด แต่ถ้าเราบอกว่าประตูจะต้องเสียค่าใช้จ่าย 90% Vdd เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงเสร็จสมบูรณ์กว่าที่เรามีอัตราส่วนคงที่ระหว่าง Tcharge และ RC ซึ่งก็คือ:
Tc h a r gอี=- l o g( 0.1 ) R C2= k R C
คนหนึ่งเลือกมันเรามีพลังงานอีกครั้งซึ่งเป็นอิสระจากอาร์
โปรดทราบว่าได้รับการรวมกันจาก 0 ถึง kRC แทนอนันต์ แต่การคำนวณมีความซับซ้อนมากขึ้นเล็กน้อย