Podręcznik

2.6. Pobór mocy

Pobór mocy jest obecnie bardzo krytycznym parametrem. Pojedyncza bramka CMOS pobiera bardzo mało prądu. Jak zobaczymy dalej, w pierwszym przybliżeniu można założyć, że pobór prądu występuje tylko w chwilach przełączania (czyli zmiany stanów logicznych) i ma charakter krótkich, stromych impulsów. Jednak współczesne duże układy cyfrowe zawierają dziesiątki milionów bramek, co daje w sumie w chwilach przełączania impulsy prądowe sięgające wielu amperów i uśredniony w czasie pobór mocy rzędu dziesiątków, a nawet setek watów. Jest to bardzo poważny problem techniczny, tym bardziej, że owa moc wydziela się na bardzo małej powierzchni rzędu co najwyżej kilku cm2. Temperatura, w której mogą pracować monolityczne krzemowe układy scalone, wynosi co najwyżej około 180o C. Odprowadzanie ciepła musi być bardzo intensywne, aby przy kilkudziesięciu watach mocy wydzielających się na bardzo małej powierzchni temperatura nie przekroczyła maksymalnej dopuszczalnej wartości. Dlatego zminimalizowanie poboru mocy przez układ cyfrowy jest obecnie jednym z często spotykanych zadań dla projektanta. Mały pobór mocy jest także, z oczywistych względów, wymagany w przypadku układów do sprzętu przenośnego, o zasilaniu bateryjnym. O tym, od czego zależy pobór mocy w przypadku bramek CMOS, będzie mowa dalej.