Potência Dinâmica CMOS

P = C × V² × f

Resposta rápida

Esta calculadora resolve P = C × V² × f para Potência. Com Capacitância de Carga 100 pF, Tensão de Alimentação 12 V, Frequência de Comutação 10 MHz, o resultado é 144 mW. Resolve em 4 direções: introduza os valores que tem e obtenha o que falta.

Calculadora

Potência (mW)
—

Fórmula

P = C × V² × f

Descrição

A dissipação de potência dinâmica em CMOS ocorre quando as portas comutam de estado, carregando e descarregando as suas capacitâncias de carga. A dependência quadrática da tensão é a razão pela qual os processadores modernos reduzem agressivamente a tensão de alimentação para poupar energia. O termo de capacitância inclui a capacitância de entrada da porta, a capacitância das interligações e qualquer carga externa. Reduzir a frequência de relógio reduz linearmente a potência dinâmica, o que está na base do escalonamento dinâmico de frequência nos processadores modernos. Esta é a componente de potência dominante nos circuitos CMOS ativos.

Variáveis

  • P — Dissipação de potência dinâmica (W)
  • C — Capacitância comutada total (F)
  • V — Tensão de alimentação (V)
  • f — Frequência de comutação (Hz)

Notas Práticas

A potência CMOS total inclui também a potência estática (de fuga) e a potência de curto-circuito. Em nós de processo avançados (abaixo de 28 nm), a potência de fuga torna-se comparável à potência dinâmica. O fator de atividade (α) é muitas vezes incluído: P = α × C × V² × f, em que α é a fração de portas que comutam por ciclo (tipicamente 0,1-0,3).

Símbolos e unidades

Símbolo Significado Unidade predefinida Unidades aceitas
P Potência mW µW, mW, W, kW
C Capacitância de Carga pF pF, nF, µF, mF, F
V Tensão de Alimentação V pV, nV, µV, mV, V, kV
f Frequência de Comutação MHz Hz, kHz, MHz, GHz

Passo a passo

  1. 1. Dados conhecidos: Capacitância de Carga 100 pF, Tensão de Alimentação 12 V, Frequência de Comutação 10 MHz
  2. 2. A relação: P = C × V² × f
  3. 3. Substituir: C = 100 pF, V = 12 V, f = 10 MHz
  4. 4. Resultado: Potência = 144 mW

Exemplos resolvidos

Faixa mínima

Dados: Capacitância de Carga 1 pF, Tensão de Alimentação 0.33 V, Frequência de Comutação 100 kHz

Resultado: Potência = 0.01089 µW

Faixa baixa

Dados: Capacitância de Carga 10 pF, Tensão de Alimentação 3.3 V, Frequência de Comutação 1 MHz

Resultado: Potência = 108.9 µW

Típico

Dados: Capacitância de Carga 100 pF, Tensão de Alimentação 12 V, Frequência de Comutação 10 MHz

Resultado: Potência = 144 mW

Faixa alta

Dados: Capacitância de Carga 1 nF, Tensão de Alimentação 0.23 kV, Frequência de Comutação 100 MHz

Resultado: Potência = 5.29 kW

Faixa máxima

Dados: Capacitância de Carga 10 nF, Tensão de Alimentação 2.3 kV, Frequência de Comutação 1 GHz

Resultado: Potência = 52900 kW

Resolver para cada variável

Resolver Potência

Capacitância de Carga 1 pF, Tensão de Alimentação 0.33 V, Frequência de Comutação 100 kHz → 0.01089 µW

Resolver Capacitância de Carga

Potência 100 µW, Tensão de Alimentação 0.33 V, Frequência de Comutação 100 kHz → 9.183 nF

Resolver Tensão de Alimentação

Potência 100 µW, Capacitância de Carga 1 pF, Frequência de Comutação 100 kHz → 31.62 V

Resolver Frequência de Comutação

Potência 100 µW, Capacitância de Carga 1 pF, Tensão de Alimentação 0.33 V → 0.9183 GHz

Como Potência varia com Capacitância de Carga

Capacitância de Carga (entrada) Potência (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

O mesmo resultado noutras unidades

Unidade Valor
µW 144000
mW 144
W 0.144
kW 0.000144

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Perguntas frequentes

Como se calcula Potência Dinâmica CMOS?

Use P = C × V² × f. Com Capacitância de Carga 100 pF, Tensão de Alimentação 12 V, Frequência de Comutação 10 MHz, Potência dá 144 mW.

Qual é a fórmula de Potência Dinâmica CMOS?

A fórmula é P = C × V² × f. A dissipação de potência dinâmica em CMOS ocorre quando as portas comutam de estado, carregando e descarregando as suas capacitâncias de carga.

Como obter Capacitância de Carga conhecendo os outros valores?

Isole Capacitância de Carga: com Potência 100 µW, Tensão de Alimentação 0.33 V, Frequência de Comutação 100 kHz, Capacitância de Carga é 9.183 nF.

Como obter Tensão de Alimentação conhecendo os outros valores?

Isole Tensão de Alimentação: com Potência 100 µW, Capacitância de Carga 1 pF, Frequência de Comutação 100 kHz, Tensão de Alimentação é 31.62 V.

Que unidades usa Potência Dinâmica CMOS?

Potência é apresentado em µW, mW, W, kW. Os valores são guardados internamente em unidades base do SI, pelo que pode misturar prefixos sem converter à mão.

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