電源門控單元的實現(xiàn)原理

標題為“電源門控”的文章演示了電源門控單元的實現(xiàn)以及它如何幫助最大限度地減少 SoC 的泄漏功耗。其基本原理是切斷從電池（VDD）到接地（GND）的直接路徑。雖然有效地節(jié)省泄漏功率，實施討論遭受一個主要的缺點！它不挽留的狀態(tài)！這意味著，一旦SoC的功率恢復，功率門控單元的輸出將變?yōu)椤癤”。你不能確定它是邏輯1還是邏輯0。在乎嗎是的！因為如果這個X傳播到設計中，整個設備就可能進入亞穩(wěn)態(tài)！為了防止這種災難性的情況：系統(tǒng)軟件可以簡單地重置SoC。這將從頭啟動，并確保所有設備都已初始化。

這意味著，每次我決定給我的SoC的一部分供電時，一旦恢復電源，我就必須重新設置那個電源門控部分。這對上一篇文章中討論的電源門的應用施加了嚴重的限制。設計一個保持狀態(tài)的電源門怎么樣？但要說服自己，為了做到這一點，你需要花費，雖然很小，一些泄漏功率。我們把這個結(jié)構(gòu)稱為：狀態(tài)保持偽功率門。術(shù)語“偽”意味著它將消耗一點泄漏功率，而不是先前的結(jié)構(gòu)。但與此同時，您不再需要重置SoC的電源門控部分，因為標準單元保留了它們以前的數(shù)據(jù)！！不說了！下面我們來討論一下實現(xiàn)。

以上電路有兩部分。

·紅色橢圓形內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與普通的功率門控結(jié)構(gòu)相同。

·綠框內(nèi)的一個（右邊）是使該設備保持其狀態(tài)所需的附加電路。

操作:在進入睡眠模式之前，設備的輸出為邏輯1。進入睡眠模式（關(guān)閉電源）后，睡眠晶體管開始工作，并切斷設備的電源和接地軌，從而節(jié)省泄漏功率。但是右邊的邏輯（在綠色矩形中）仍然是ON！反相器的輸出現(xiàn)在將變成OUTPUT’，即邏輯0。這將反過來使PMOS晶體管Q1和輸出將恢復到邏輯1。

當輸出在電源門控之前為邏輯0時，情況也是如此。在這種情況下，NMOS晶體管Q0將起作用，以幫助輸出節(jié)點保留其數(shù)據(jù)。

請注意：在此期間，當設備處于睡眠模式時，輸出節(jié)點將繼續(xù)泄漏。通過添加額外的電路，如圖所示，我們基本上是試圖創(chuàng)建一個反饋回路，這再次有助于保持狀態(tài)。命中，當然是4個晶體管的泄漏功率。然而，標準單元邏輯（紅色橢圓形）通常是笨重的。即使是一個簡單的雙輸入"與非"門本身也有4個晶體管。而更高階的輸入會有更多！同樣的技術(shù)可以應用于任何順序的設備，如觸發(fā)器，鎖存器，甚至時鐘門控集成單元。

審核編輯：湯梓紅