Potencia Dinámica CMOS

P = C × V² × f

Respuesta rápida

Esta calculadora resuelve P = C × V² × f para Potencia. Con Capacitancia de Carga 100 pF, Tensión de Alimentación 12 V, Frecuencia de Conmutación 10 MHz, el resultado es 144 mW. Resuelve en 4 direcciones, así que introduces los valores que tienes y obtienes el que necesitas.

Calculadora

Potencia (mW)
—

Fórmula

P = C × V² × f

Descripción

La disipación de potencia dinámica en CMOS ocurre cuando las puertas cambian de estado, cargando y descargando sus capacitancias de carga. La dependencia cuadrática de la tensión es la razón por la que los procesadores modernos reducen agresivamente la tensión de alimentación para ahorrar potencia. El término de capacitancia incluye la capacitancia de entrada de puerta, la capacitancia de interconexión y cualquier carga externa. Reducir la frecuencia de reloj reduce linealmente la potencia dinámica, lo que constituye la base del escalado dinámico de frecuencia en los procesadores modernos. Este es el componente de potencia dominante en los circuitos CMOS activos.

Variables

  • P — Disipación de potencia dinámica (W)
  • C — Capacitancia total conmutada (F)
  • V — Tensión de alimentación (V)
  • f — Frecuencia de conmutación (Hz)

Notas prácticas

La potencia total en CMOS también incluye la potencia estática (de fuga) y la potencia de cortocircuito. En nodos de proceso avanzados (por debajo de 28nm), la potencia de fuga se vuelve comparable a la potencia dinámica. A menudo se incluye el factor de actividad (α): P = α × C × V² × f, donde α es la fracción de puertas que conmutan por ciclo (típicamente 0.1-0.3).

Símbolos y unidades

Símbolo Significado Unidad por defecto Unidades aceptadas
P Potencia mW µW, mW, W, kW
C Capacitancia de Carga pF pF, nF, µF, mF, F
V Tensión de Alimentación V pV, nV, µV, mV, V, kV
f Frecuencia de Conmutación MHz Hz, kHz, MHz, GHz

Paso a paso

  1. 1. Datos conocidos: Capacitancia de Carga 100 pF, Tensión de Alimentación 12 V, Frecuencia de Conmutación 10 MHz
  2. 2. La relación: P = C × V² × f
  3. 3. Sustituir: C = 100 pF, V = 12 V, f = 10 MHz
  4. 4. Resultado: Potencia = 144 mW

Ejemplos resueltos

Rango mínimo

Datos: Capacitancia de Carga 1 pF, Tensión de Alimentación 0.33 V, Frecuencia de Conmutación 100 kHz

Resultado: Potencia = 0.01089 µW

Rango bajo

Datos: Capacitancia de Carga 10 pF, Tensión de Alimentación 3.3 V, Frecuencia de Conmutación 1 MHz

Resultado: Potencia = 108.9 µW

Típico

Datos: Capacitancia de Carga 100 pF, Tensión de Alimentación 12 V, Frecuencia de Conmutación 10 MHz

Resultado: Potencia = 144 mW

Rango alto

Datos: Capacitancia de Carga 1 nF, Tensión de Alimentación 0.23 kV, Frecuencia de Conmutación 100 MHz

Resultado: Potencia = 5.29 kW

Rango máximo

Datos: Capacitancia de Carga 10 nF, Tensión de Alimentación 2.3 kV, Frecuencia de Conmutación 1 GHz

Resultado: Potencia = 52900 kW

Resolver para cada variable

Resolver Potencia

Capacitancia de Carga 1 pF, Tensión de Alimentación 0.33 V, Frecuencia de Conmutación 100 kHz → 0.01089 µW

Resolver Capacitancia de Carga

Potencia 100 µW, Tensión de Alimentación 0.33 V, Frecuencia de Conmutación 100 kHz → 9.183 nF

Resolver Tensión de Alimentación

Potencia 100 µW, Capacitancia de Carga 1 pF, Frecuencia de Conmutación 100 kHz → 31.62 V

Resolver Frecuencia de Conmutación

Potencia 100 µW, Capacitancia de Carga 1 pF, Tensión de Alimentación 0.33 V → 0.9183 GHz

Cómo varía Potencia con Capacitancia de Carga

Capacitancia de Carga (entrada) Potencia (resultado)
10 pF 14.4 mW
25 pF 36 mW
50 pF 72 mW
75 pF 108 mW
100 pF 144 mW
150 pF 0.216 W
0.2 nF 0.288 W
0.4 nF 0.576 W
0.7 nF 1.008 W
1 nF 1.44 W

El mismo resultado en otras unidades

Unidad Valor
µW 144000
mW 144
W 0.144
kW 0.000144

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Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula Potencia Dinámica CMOS?

Usa P = C × V² × f. Con Capacitancia de Carga 100 pF, Tensión de Alimentación 12 V, Frecuencia de Conmutación 10 MHz, Potencia resulta 144 mW.

¿Cuál es la fórmula de Potencia Dinámica CMOS?

La fórmula es P = C × V² × f. La disipación de potencia dinámica en CMOS ocurre cuando las puertas cambian de estado, cargando y descargando sus capacitancias de carga.

¿Cómo se obtiene Capacitancia de Carga conociendo los demás valores?

Despeja Capacitancia de Carga: con Potencia 100 µW, Tensión de Alimentación 0.33 V, Frecuencia de Conmutación 100 kHz, Capacitancia de Carga es 9.183 nF.

¿Cómo se obtiene Tensión de Alimentación conociendo los demás valores?

Despeja Tensión de Alimentación: con Potencia 100 µW, Capacitancia de Carga 1 pF, Frecuencia de Conmutación 100 kHz, Tensión de Alimentación es 31.62 V.

¿Qué unidades usa Potencia Dinámica CMOS?

Potencia se muestra en µW, mW, W, kW. Los valores se guardan internamente en unidades base del SI, así que puedes mezclar prefijos sin convertir a mano.

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