用于數(shù)字電路的穩(wěn)壓電源電壓的制作方法
【專利摘要】一種集成電路(IC)包括輸出傳感信號(hào)的傳感電路。外部電源可以接收所述傳感信號(hào)并且調(diào)整到所述IC的電源電壓。所述傳感電路可以包括輸出時(shí)變信號(hào)的振蕩電路。所述傳感信號(hào)基于所述時(shí)變信號(hào)。
【專利說(shuō)明】用于數(shù)字電路的穩(wěn)壓電源電壓
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本公開(kāi)要求于2011年11月2日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/554，913號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過(guò)引用整體并入于此以用于所有目的。
【背景技術(shù)】
[0003]除非在此另有指示，否則該部分中描述的這些方法并不是本申請(qǐng)權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且包括在該部分中并非承認(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)數(shù)字電路的開(kāi)關(guān)速度由于這些芯片制造中的制程變異、環(huán)境工作溫度和電源變異可以變化將近2X倍。通常，用戶設(shè)定這些電路的電源電壓的值，以便這些芯片在全部允許溫度上工作。此外，通常會(huì)增加數(shù)字電源電壓以確保數(shù)字電源電壓在所有條件下的變異(電流流經(jīng)電阻所引起的電壓降、不準(zhǔn)確性和電壓源)并不降落到這些器件工作所要求的最小極限。因此，慣例是將數(shù)字電源電壓設(shè)定到大于需要的電平(這被稱為“凈空”)。這導(dǎo)致不必要的功率損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開(kāi)的各方面提供一種集成電路。所述集成電路包括:用于從電源輸入電源電壓的電源電壓輸入引腳，包括數(shù)字電路的多個(gè)數(shù)字電路，連接到所述數(shù)字電路并且可操作以生成表示所述數(shù)字電路的工作特性的傳感信號(hào)的傳感信號(hào)生成器，以及用于將所述傳感信號(hào)輸出到所述電源的傳感信號(hào)輸出引腳。根據(jù)所述傳感信號(hào)控制所述電源以基于所述傳感信號(hào)調(diào)整所述電源電壓的電平。
[0006]在實(shí)施例中，所述數(shù)字電路的所述工作特性是工作頻率，并且所述傳感信號(hào)是基于所述數(shù)字電路的所述工作頻率與參考頻率之間的關(guān)系來(lái)確定的。在示例中，所述數(shù)字電路的所述工作特性隨環(huán)境溫度而變化。所述參考頻率是在片外提供的。
[0007]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，所述數(shù)字電路包括振蕩電路，并且所述傳感信號(hào)基于所述振蕩電路的頻率。在示例中，所述振蕩電路是環(huán)形振蕩器或壓控振蕩器(VCO)。
[0008]進(jìn)一步，在實(shí)施例中，所述集成電路包括電平移位器，所述電平移位器與所述傳感信號(hào)生成器一起將所述傳感信號(hào)的電平移位預(yù)定量。所移位的傳感信號(hào)被提供到所述傳感信號(hào)輸出引腳。所述電平移位器包括乘法電路或加法電路。所述傳感信號(hào)生成器生成用于生成所述傳感信號(hào)的中間傳感信號(hào)，并且所述電平移位器可操作以移位所述中間傳感信號(hào)。
[0009]另外，在實(shí)施例中，所述數(shù)字電路是第一數(shù)字電路。所述數(shù)字電路進(jìn)一步包括第二數(shù)字電路。所述傳感信號(hào)生成器進(jìn)一步可操作以連接到所述第一數(shù)字電路或所述第二數(shù)字電路。所述傳感信號(hào)表示所述第一數(shù)字電路或所述第二數(shù)字電路的工作特性。進(jìn)一步，在示例中，所述集成電路包括鎖相環(huán)(PLL)電路。所述數(shù)字電路是所述PLL的VCO部件，并且所述傳感信號(hào)生成器是所述PLL的相位檢測(cè)器部件。
[0010]本公開(kāi)的各方面提供另一種集成電路。所述集成電路包括用于輸入電源電壓的電壓輸入引腳，至少由所述電源電壓供電的多個(gè)數(shù)字電路，以及至少一個(gè)傳感電路。所述傳感電路包括可操作以產(chǎn)生時(shí)變信號(hào)的傳感器，連接到所述傳感器并且可操作以生成基于所述時(shí)變信號(hào)的頻率的傳感信號(hào)的傳感信號(hào)生成器，以及將所述傳感信號(hào)輸出到所述電源電壓的源的傳感信號(hào)輸出引腳。所述電源電壓的電平由所述傳感信號(hào)調(diào)整。
[0011]進(jìn)一步，在實(shí)施例中，所述集成電路包括多個(gè)傳感電路以及連接到所述多個(gè)傳感電路的選擇器。所述選擇器可操作以將來(lái)自所述傳感電路之一的傳感信號(hào)提供到所述傳感信號(hào)輸出引腳。在示例中，所述傳感信號(hào)進(jìn)一步基于所述傳感器的所述時(shí)變信號(hào)的頻率與參考頻率之間的關(guān)系。例如，所述傳感器是環(huán)形振蕩器或VC0。
[0012]本公開(kāi)的各方面提供一種用于集成電路的方法。所述方法包括將電源的電源電壓提供到來(lái)自多個(gè)數(shù)字電路的數(shù)字電路，生成表示所述數(shù)字電路的工作特性的信號(hào)以及將所生成的信號(hào)提供到所述電源以基于所生成的信號(hào)改變所述電源電壓的電平。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]將參照下列各圖詳細(xì)描述作為示例提出的本公開(kāi)的各實(shí)施例，其中同樣的數(shù)字指代同樣的元件，并且其中:
[0014]圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的集成電路配置的高層框圖。
[0015]圖2和2A示出傳感電路的說(shuō)明性實(shí)施例。
[0016]圖3A和3B示出振蕩電路的示例。
[0017]圖4是解釋根據(jù)本公開(kāi)的集成電路的操作的流程圖。
[0018]圖5A-5D不出用于提供裕量的實(shí)施例。
[0019]圖6和6A示出傳感電路的其它實(shí)施例。
[0020]圖7示出傳感電路的分布式配置。
[0021]圖8示出片外控制器。
[0022]圖9和10示出用于分布傳感電路的可替代配置。
【具體實(shí)施方式】
[0023]雖然本公開(kāi)的各方面已經(jīng)連同其作為示例提出的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是可以進(jìn)行替代、修改和變更。因此，這里闡述的各實(shí)施例旨在說(shuō)明而不是限制。有可以進(jìn)行而不背離下面提出的各權(quán)利要求的范圍的改變。
[0024]在下面的描述中，為了解釋，闡述了數(shù)種示例和具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本公開(kāi)的充分理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，這些權(quán)利要求所定義的本公開(kāi)可以單獨(dú)包括這些示例中的一些或全部特征或者與下面描述的其它特征組合地包括這些示例中的一些或全部特征，并且可以進(jìn)一步包括這里描述的這些特征和概念的修改和等同物。
[0025]圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的各實(shí)施例的集成電路(IC)器件102。集成電路器件102可以包括用于電源電勢(shì)、數(shù)據(jù)輸入和輸出、用于控制信號(hào)輸入和輸出該器件等的若干引腳。根據(jù)一些實(shí)施例，圖1示出三個(gè)引腳，包括電源引腳112、傳感電壓引腳114和參考頻率引腳116。這里使用的術(shù)語(yǔ)“引腳”可以指代襯墊、焊盤(pán)、導(dǎo)線、引線框等，這取決于集成電路器件102如何封裝。
[0026]可以在引腳112和引腳114處將穩(wěn)壓源104連接到集成電路器件102。穩(wěn)壓源104可以經(jīng)由引腳112將電源電壓(例如，Vdd)提供到集成電路器件102。如下面將解釋的，穩(wěn)壓源104可以由引腳114處的傳感電壓Vsense控制。圖1中的插圖示出可以用作穩(wěn)壓源104的低壓降電壓源示例。當(dāng)然，將理解的是，可以使用任何其它可控電壓源；例如，開(kāi)關(guān)電源。在一些實(shí)施例中，如圖1中所示，穩(wěn)壓源104將隨著Vs.增加而增加電源電壓Vdd的電平，反之亦然。下面，將更詳細(xì)地討論本公開(kāi)的這一方面。
[0027]可以在引腳116處將參考頻率源106連接到集成電路器件102，以將參考頻率(Fref)提供到該集成電路器件。根據(jù)本公開(kāi)，參考頻率源106提供基本上恒定的參考頻率供集成電路器件102使用。參考頻率源106在圖1中示出為“片外”電路，因?yàn)樵搮⒖碱l率源并未形成在集成電路器件102中，而是作為獨(dú)立器件提供。然而，將理解的是，在一些實(shí)施例(未示出)中，參考頻率源106可以在片上。
[0028]在一些實(shí)施例中，集成電路器件102可以包括數(shù)字電路。該數(shù)字電路可以例如按功能被組織為數(shù)字電路122的幾部分。例如，微處理器芯片可以具有指令管道部分、中央處理單元部分、高速緩沖存儲(chǔ)部分等。盡管圖1中所示的實(shí)施例示出該數(shù)字電路劃分為數(shù)部分的數(shù)字電路，但是注意，在其它實(shí)施例中，包括集成電路器件102的該數(shù)字電路可以以其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)配置。
[0029]根據(jù)本公開(kāi)的原理，集成電路器件102可以包括速度傳感電路132。速度傳感電路132可以從引腳116接收參考頻率FMf。速度傳感電路132可以產(chǎn)生可以經(jīng)由引腳114輸出的輸出Vsmse。將如下面更詳細(xì)地解釋，速度傳感電路132可以用于提供形成在速度傳感電路132的附近142處的電路122a(例如，邏輯門(mén))的實(shí)際速度或電路延遲的指示。
[0030]在一些實(shí)施例中，如圖2中所示，速度傳感電路132包括傳感器電路202，傳感器電路202輸出根據(jù)該傳感器電路的設(shè)計(jì)確定的一些頻率Fwt處的時(shí)變信號(hào)232，諸如方波。在一些實(shí)施例中，傳感器電路202可以包括數(shù)字振蕩器電路222。參照?qǐng)D3A，例如，傳感器電路202可以包括傳統(tǒng)的環(huán)形振蕩器，其包括一系列級(jí)聯(lián)連接的反相器。在其它實(shí)施例中，傳感器電路202可以包括使用諸如圖3B中所示的組合邏輯代替如圖3A中所示級(jí)聯(lián)的反相器來(lái)實(shí)施的環(huán)形振蕩器電路。在另外一些實(shí)施例中，傳感器電路202可以包括其它已知的振蕩電路。
[0031]繼續(xù)參照?qǐng)D2，速度傳感電路132進(jìn)一步包括接收傳感器電路202的輸出的傳感信號(hào)生成器204，并且產(chǎn)生傳感信號(hào)Vsense。例如，在圖2中所示的實(shí)施例中，該輸出是由傳感信號(hào)生成器204接收的、由振蕩器222生成的時(shí)變信號(hào)232。在一些實(shí)施例中，傳感信號(hào)生成器204可以包括頻率計(jì)數(shù)器242、遞增/遞減計(jì)數(shù)器244和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 246。
[0032]頻率計(jì)數(shù)器242接收參考頻率F,ef，并且將時(shí)變信號(hào)232的頻率Ftjut與參考頻率Fref相比較。在一些實(shí)施例中，頻率計(jì)數(shù)器242可以被配置為生成當(dāng)Ftjut < Fref時(shí)具有邏輯高并且當(dāng)Fwt > Fref時(shí)具有邏輯低的輸出234a。輸出234b可以是當(dāng)Ftjut幸Fref時(shí)為邏輯低并且當(dāng)Ftjut = Fref時(shí)為邏輯高。
[0033]頻率計(jì)數(shù)器242的輸出234a和234b被連接到遞增/遞減計(jì)數(shù)器244。遞增/遞減計(jì)數(shù)器244可以被配置為當(dāng)輸出234a為邏輯高并且輸出234b為邏輯低時(shí)遞增，而當(dāng)輸出234a為邏輯低并且輸出234b為邏輯低時(shí)遞減。遞增/遞減計(jì)數(shù)器244可以被配置為當(dāng)來(lái)自頻率計(jì)數(shù)器242的輸出234b為邏輯高時(shí)停止計(jì)數(shù)并且在輸出236處輸出它的當(dāng)前計(jì)數(shù)值。遞增/遞減計(jì)數(shù)器244的計(jì)數(shù)速度可以由參考頻率Fref設(shè)定。遞增/遞減計(jì)數(shù)器244的輸出236是由DAC246接收的數(shù)字計(jì)數(shù)值。DAC246轉(zhuǎn)換遞增/遞減計(jì)數(shù)器244的輸出236以產(chǎn)生傳感信號(hào)Vsense。在一具體實(shí)施例中，遞增/遞減計(jì)數(shù)器244可以是10比特計(jì)數(shù)器(即，輸出236為10比特值)并且DAC246是10比特DAC。當(dāng)然，也可能是其它比特的
分辨率。
[0034]現(xiàn)在參照?qǐng)D4，在402處，在集成電路器件102的工作期間，如果在速度傳感電路132的附近142 (例如，熱點(diǎn))環(huán)境溫度發(fā)生變化，則傳感器電路202的工作特性會(huì)變化。例如，包括振蕩器222的這些器件的時(shí)變特性(例如，門(mén)速度、寄生電容、電阻)會(huì)隨著溫度變化而變化。當(dāng)然，將理解的是，其它條件也會(huì)影響這些器件的時(shí)變特性，例如，局部機(jī)械應(yīng)力。結(jié)果，由振蕩器222生成的輸出信號(hào)232的頻率Fwt可以向上或向下變化。根據(jù)本公開(kāi)，輸出信號(hào)232的頻率Ftjut由例如頻率計(jì)數(shù)器242感測(cè)(方框404)。
[0035]在406處，當(dāng)輸出信號(hào)232的頻率Ftjut降至參考頻率FMf之下時(shí)，頻率計(jì)數(shù)器242將在它的輸出234a處輸出邏輯高而在它的輸出234b處輸出邏輯低。遞增/遞減計(jì)數(shù)器244將在它于234a處接收到邏輯高時(shí)向上計(jì)數(shù)(即，遞增數(shù)字輸出236)。反之，當(dāng)輸出信號(hào)232的頻率Ftjut升至參考頻率F,ef之上時(shí)，頻率計(jì)數(shù)器242將在它的輸出234a處輸出邏輯低(輸出234b保持低)。遞增/遞減計(jì)數(shù)器244將在它于234a處接收到邏輯低時(shí)向下計(jì)數(shù)(即，遞減數(shù)字輸出236)。當(dāng)Ftjut變得等于F,ef時(shí)，那么輸出234b將變?yōu)檫壿嫺卟⑶疫f增/遞減計(jì)數(shù)器244將停止計(jì)數(shù)并將它的輸出236保持在當(dāng)前計(jì)數(shù)值。
[0036]遞增/遞減計(jì)數(shù)器244的數(shù)字輸出236由DAC246轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其構(gòu)成被連接到引腳114的傳感信號(hào)Vsense。隨著遞增/遞減計(jì)數(shù)器244向上或向下計(jì)數(shù)，數(shù)字輸出236將變化，并且因此傳感信號(hào)Vsmse的電壓電平將同樣變化。因此，傳感信號(hào)Vsense將追蹤輸出信號(hào)232的頻率Fwt的變化，并且因而可以用于表示振蕩器222的工作特性。在一些實(shí)施例中，如上所述，傳感信號(hào)Vsense可以與頻率Ftjut成正比地變化；即，Vs.將隨著Ftjut增加而增加，反之，Vsense將隨著Fwt減少而減少。在其它實(shí)施例中，傳感信號(hào)Vsmse可以與頻率Fwt成反比地變化；即，Vsmse將隨著Fwt增加而減少，反之，Vs.將隨著Ftjut減少而增加。例如，這可以通過(guò)在輸出234a處將遞增/遞減計(jì)數(shù)器244的響應(yīng)反相為邏輯高和邏輯低來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0037]在408處，可以將傳感信號(hào)Vsense經(jīng)由引腳114提供到穩(wěn)壓源104(圖1)。如上面所解釋的，穩(wěn)壓源104將隨著傳感信號(hào)Vsmse增加而增加電源電壓電平VDD，反之亦然。因此，如果工作條件變化以致減少了振蕩器222的速度，所引起的Frat的減少會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的Vsmse的增加(如果Frat < FMf)，其反過(guò)來(lái)將控制穩(wěn)壓源104以增加電源電壓電平。所引起的供應(yīng)到集成電路器件102的電源電壓Vdd的增加將增加包括該集成電路器件的這些開(kāi)關(guān)器件的工作速度。反之，如果工作條件變化以致增加了振蕩器222的速度，所引起的Fwt的增加將導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的傳感信號(hào)Vsmse的電平減少(如果Fwt > Fref)，從而使該穩(wěn)壓源降低VDD。所引起的電源電壓Vdd的減少將減少包括該集成電路器件的這些開(kāi)關(guān)器件的工作速度。通過(guò)調(diào)整電源電壓Vdd所提供的反饋將使Frat變得等于FMf，并且當(dāng)其發(fā)生時(shí)，Vsmse保持恒定，從而維持電源電壓Vdd的恒定電平。因此，可以設(shè)定參考頻率FMf以建立集成電路器件102中這些器件的期望工作速度。
[0038]參照?qǐng)D1，通過(guò)將速度傳感電路132物理上定位于集成電路器件102的電路部分(例如，部分122a)的附近142，該速度傳感電路會(huì)在電源軌和接地軌上經(jīng)歷與那個(gè)電路部分相同的電壓降。更一般地，速度傳感電路132會(huì)經(jīng)歷與電路部分122a類似的工作環(huán)境。例如，包括速度傳感電路132的各器件和包括電路部分122a的這些器件，由于它們彼此鄰近將在集成電路器件102的制造期間經(jīng)歷很類似的制程。另外，可以設(shè)計(jì)速度傳感電路132的金屬布線以便寄生金屬電容、電阻、RC時(shí)間常數(shù)等表示用于電路部分122a的數(shù)字門(mén)的金屬布線。因此，任何對(duì)電路部分122a的開(kāi)關(guān)速度的影響，由于工作條件也將由速度傳感電路132經(jīng)歷。并且當(dāng)速度傳感電路132使電源電壓Vdd被調(diào)整以便基于參考頻率FMf恢復(fù)它的器件的開(kāi)關(guān)速度時(shí)，也可以類似地恢復(fù)包括電路部分122a的這些器件的開(kāi)關(guān)速度。
[0039]如果電路部分122a包含臨界時(shí)間路徑，根據(jù)本公開(kāi)的各實(shí)施例會(huì)是有利的。速度傳感電路132可以用于調(diào)整電源電壓Vdd以便維持基本上恒定的電源電壓電平而不管工作條件(注入環(huán)境溫度)的變化，并且因此維持基本上恒定的電路部分122a中臨界時(shí)間路徑的工作速度。
[0040]另一優(yōu)點(diǎn)涉及Vdd凈空。傳統(tǒng)上，以一定凈空量選擇電源電壓Vdd以允許該器件在工作條件范圍內(nèi)工作。典型地，Vdd凈空可以為> I伏特的量級(jí)。然而，當(dāng)不需要額外的凈空時(shí)，該功率被浪費(fèi)并且作為熱損耗掉。根據(jù)本公開(kāi)的各實(shí)施例可以允許集成電路器件102以更低的電源電壓Vdd工作，并且因此可以顯著地減少凈空。隨著工作條件變化，速度傳感電路132可以調(diào)整穩(wěn)壓源104以將更多(或更少)的功率供應(yīng)給集成電路器件102。穩(wěn)壓源104隨著條件變化來(lái)調(diào)整以將剛好足夠的功率提供給集成電路器件102，從而減少(如果不消除的話)浪費(fèi)掉的功率。
[0041]再次參照?qǐng)D2，輸出信號(hào)232的頻率Fwt可以比參考頻率Fref高得多。例如，設(shè)計(jì)由于集成電路器件102的性質(zhì)以高頻工作的振蕩器222會(huì)更方便；然而，參考頻率源106設(shè)計(jì)為以低得多的頻率工作會(huì)更方便。大的Frat與Fref之間的最大差異會(huì)要求大的計(jì)數(shù)值以足夠追蹤該差異，這將影響頻率計(jì)數(shù)器242、遞增/遞減計(jì)數(shù)器244和DAC246的尺寸。因此，在諸如圖2A中所示的一些實(shí)施例中，速度傳感電路132可以包括包含分頻器248的傳感信號(hào)生成器204'。分頻器248可以包括指定如圖2A中所示的標(biāo)量值M的輸入。通過(guò)細(xì)分Ftjut，可以減少Fwt與FMf之間的最大差異。
[0042]現(xiàn)在參照?qǐng)D5A-5D，在一些實(shí)施例中，速度傳感電路132可以包括傳感信號(hào)Vsmse的裕量。典型地，包括集成電路器件102的這些器件在它們的工作特性方面將不相同。例如，制程變異會(huì)導(dǎo)致器件具有變化的最小電源電壓要求(例如，數(shù)十毫伏特的量級(jí))。因此，被供應(yīng)給器件102的電源電壓Vdd可以具有裕量。例如，如果Vdd的常規(guī)值為I伏特，那么可以加上50mV的裕量。根據(jù)本公開(kāi)，可以調(diào)整傳感信號(hào)Vsmse以包括該電源電壓中的裕量。
[0043]圖5A-5C示出可以在傳感信號(hào)Vsense中包含裕量的根據(jù)本公開(kāi)的幾個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，如圖5A所示,速度傳感電路132可以包括定標(biāo)(scaling)元件506。在該圖中所示的具體實(shí)施例中，定標(biāo)元件506是乘法電路,其被連接到圖2中所示的DAC246的輸出。更具體地，定標(biāo)元件506可以是模擬乘法器?？梢蕴峁┏Ａ縦來(lái)以因子k移位DAC246的模擬輸出的電平(VDA。)，即Vsense = VdacXk0如圖5B所示，在其它實(shí)施例中，定標(biāo)元件506可以是模擬加法電路，其以偏移量Vtjffsrt移位VDA。，即Vsmse = VDAC+V0ffseto
[0044]圖5C示出可以通過(guò)乘法和偏移的組合來(lái)移位Vda。的電平。該圖示出速度傳感電路132可以包括乘法器506a，其串聯(lián)有加法器506b。如圖所示，傳感信號(hào)Vsense =VDAcXk+V0ffseto在一些實(shí)施例中，可以反置該乘法器和加法器以產(chǎn)生Vsmse(Vg+V.J Xk0
[0045]參照?qǐng)D5D，在一些實(shí)施例中，速度傳感電路132可以包括傳感信號(hào)生成器204"，其通過(guò)移位遞增/遞減計(jì)數(shù)器244的輸出來(lái)移位傳感信號(hào)Nsense的電平。傳感信號(hào)生成器204〃包括定標(biāo)元件548。定標(biāo)元件548被布置在遞增/遞減計(jì)數(shù)器244的輸出236處。類似于圖5A-5C中的配置，在一些實(shí)施例中，定標(biāo)元件548可以是數(shù)字乘法電路以乘以遞增/遞減計(jì)數(shù)器244的數(shù)字輸出。在其它實(shí)施例中，定標(biāo)元件548可以是數(shù)字加法器，并且在另外一些實(shí)施例中，定標(biāo)元件548可以是乘法器和加法器的組合。定標(biāo)元件548是數(shù)字的，因?yàn)檫f增/遞減計(jì)數(shù)器244的輸出是數(shù)字量。
[0046]現(xiàn)在參照?qǐng)D6，在一些實(shí)施例中，速度傳感電路132可以包括鎖相環(huán)(PLL)電路，其包括相位檢測(cè)器、壓控振蕩器(VCO)和環(huán)路濾波器。速度傳感電路132的傳感器電路部件202 (圖2)的作用由該VCO執(zhí)行。傳感信號(hào)生成器部件204的作用由該相位檢測(cè)器和該環(huán)路濾波器執(zhí)行。可以從該環(huán)路濾波器的輸出獲得傳感信號(hào)Vsmse。該圖示出包括乘法電路(因子kl)和加法電路(偏移量k2)中的一個(gè)或兩者的定標(biāo)元件，以在傳感信號(hào)Vsmse中包括裕量。在一些實(shí)施例中，可以省略該定標(biāo)元件。
[0047]工作時(shí)，該P(yáng)LL工作以將該VCO的輸出信號(hào)的頻率鎖定到參考頻率Fref。此后，該VCO的輸出的頻率會(huì)隨著集成電路器件102的工作條件而變化。該相位檢測(cè)器將檢測(cè)該VCO的輸出與參考頻率FMf之間的差異并且輸出誤差信號(hào)。該誤差信號(hào)由該環(huán)路濾波器濾波，并且該環(huán)路濾波器的輸出反饋來(lái)控制該VCO鎖定到參考頻率FMf。因此，該環(huán)路濾波器的輸出表示該VCO的工作特性(即它的輸出頻率)并且可以用作傳感信號(hào)入.#
[0048]圖6A示出速度傳感電路132的實(shí)施例，其包括在反饋環(huán)路中具有除法電路(除以N)的PLL。如果該VCO輸出的頻率比參考頻率F,ef大得多，則可以使用該除法電路以分割該VCO輸出的頻率。圖6A另外示出，在一些實(shí)施例中，可以從該相位檢測(cè)器的輸出(即該誤差信號(hào))獲取傳感信號(hào)Vsmse,而不是從該環(huán)路濾波器。同樣，可以提供該乘法電路和加法電路中的一個(gè)或兩者。在一些實(shí)施例中，可以省略該定標(biāo)電路。
[0049]回想在圖2中，速度傳感電路132包括傳感器電路202和傳感信號(hào)生成器204?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7，在一些實(shí)施例中，根據(jù)本公開(kāi)的集成電路器件700可以包括包含幾個(gè)傳感器電路702的速度傳感電路和將這幾個(gè)傳感器電路702的輸出連接到其的中央傳感信號(hào)生成器704。根據(jù)本公開(kāi)的該方面的各實(shí)施例可以用于覆蓋其處多個(gè)不同熱點(diǎn)或可以影響器件開(kāi)關(guān)速度的其它條件會(huì)上升的大面積數(shù)字電路。
[0050]在一些實(shí)施例中，例如，傳感器電路702可以包括環(huán)形振蕩器，諸如圖3A和3B中所示。圖7中的插圖示出傳感信號(hào)生成器704的一些細(xì)節(jié)。每個(gè)傳感器電路702的輸出連接到選擇器712，其可操作以將它的多個(gè)輸入之一提供至它的輸出。選擇器712的輸出連接到信號(hào)生成器714。信號(hào)生成器714可以包括圖2中所示的電路204。信號(hào)生成器714的輸出連接到選擇器716，其可操作以將它的輸入提供到它的兩個(gè)輸出之一。選擇器716的輸出之一承載傳感信號(hào)Vsmse并且被連接到引腳114。選擇器716的其它輸出饋入控制器718中?？刂破?18輸出控制信號(hào)722以控制選擇器712和716。選擇器712可以是數(shù)字多路復(fù)用器，因?yàn)檫x擇器712的這些輸入是數(shù)字的。選擇器716可以是適當(dāng)?shù)哪M選擇器電路，因?yàn)檫x擇器716的輸入是模擬信號(hào)。在一些實(shí)施例中，傳感信號(hào)生成器714可以包含圖5A-5D中所示的這些定標(biāo)元件。
[0051]工作時(shí)，控制器718可以初始設(shè)定選擇器716以將該選擇器的輸入提供到控制器718。控制器718可以控制選擇器712以將來(lái)自這些傳感器電路702之一的輸出提供到信號(hào)生成器714。候選傳感信號(hào)可以由信號(hào)生成器714生成，其接著經(jīng)由選擇器716提供到控制器718。這可以重復(fù)用于每個(gè)傳感器電路702的輸出?？刂破?18可以包括決定邏輯以選擇這些候選傳感信號(hào)之一作為傳感信號(hào) '敵。例如，Vsmse可以是全部候選傳感信號(hào)中最大的。作為另一示例，控制器718可以被連接到其它控制邏輯，在片上或片外，其告知該控制器選擇這些傳感器電路702中的特定一個(gè)作為用于生成Vsmse的源。這在臨界時(shí)間路徑在不同的時(shí)間變化到集成電路器件700的不同區(qū)域時(shí)會(huì)很有用。當(dāng)集成電路器件700的特定區(qū)域變成臨界時(shí)間時(shí)，可以指示控制器718選擇附近的傳感器電路702作為用于生成Vsense 的源。
[0052]在其它實(shí)施例中，可以使用圖6和6A中所示的速度傳感電路132。例如，每個(gè)傳感器電路702可以包括VC0。中央傳感信號(hào)生成器704可以包括該相位檢測(cè)器和環(huán)路濾波器，連同這些可選的定標(biāo)元件。
[0053]在一些實(shí)施例中，圖7中的控制器718可以在片外提供，而不是如該圖中所示的在片上。這在控制器718中需要更大復(fù)雜度時(shí)會(huì)更適合。現(xiàn)在參照?qǐng)D8，集成電路器件800可以包括幾個(gè)傳感器電路702。這些傳感器電路702的輸出可以連接到傳感信號(hào)生成器804。傳感信號(hào)生成器804將基于所選擇的傳感器電路702之一的傳感信號(hào)輸出作為Vsense。片外控制器812經(jīng)由引腳816提供控制信號(hào)以控制哪個(gè)傳感器電路702被傳感信號(hào)生成器804選擇。將所選擇的傳感信號(hào)于片外控制器812的輸出814處提供到穩(wěn)壓源104。在一些實(shí)施例中，傳感信號(hào)生成器804和片外控制器812可以包括圖7中所示的沿該圖中所示分隔線分隔的傳感信號(hào)生成器704。
[0054]參照?qǐng)D9，在一些實(shí)施例中，集成電路器件900可以包括放置在該集成電路器件中不同區(qū)域的數(shù)個(gè)速度傳感電路132。由每個(gè)速度傳感電路132產(chǎn)生的傳感信號(hào)饋入選擇器902。控制器904可以從到來(lái)的傳感信號(hào)中選擇適當(dāng)?shù)膫鞲行盘?hào)并且輸出所選擇的傳感信號(hào)作為引腳114上的Vsmse?？刂破?04可以包括諸如上面解釋的決定邏輯以通過(guò)速度傳感電路決定用于輸出傳感信號(hào)Vsmse。在一些實(shí)施例中，控制器904可以是片外控制器。
[0055]參照?qǐng)D10，在一些實(shí)施例中，集成電路器件1000可以包括放置在該集成電路器件中不同區(qū)域的數(shù)個(gè)速度傳感電路132?？梢詫⒚總€(gè)速度傳感電路132所產(chǎn)生的傳感信號(hào)輸出到各自的輸出引腳114a、114b、114c?？梢詫⒚總€(gè)傳感信號(hào)Vsensel、Vsense2、Vsense3同時(shí)提供到片外選擇器1002。接著，可以在片外選擇器1002的輸出1004上提供所選擇的傳感信號(hào)。
[0056]如這里的描述中和各權(quán)利要求中所使用，除非上下文中明確指示，否則“a( —個(gè))”、“an (—個(gè))”和“該”包括復(fù)數(shù)個(gè)指代。同樣，如這里的描述中和各權(quán)利要求中所使用，除非上下文中明確指示，否則“中”的含義包括“內(nèi)”和“上”。
[0057]上面的描述示出本公開(kāi)的各種實(shí)施例、以及可以如何實(shí)施它們的各方面的各示例。上面的示例和實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是僅有的實(shí)施例，并且被介紹來(lái)說(shuō)明如下面的權(quán)利要求所定義的本公開(kāi)的靈活性和優(yōu)點(diǎn)?；谏厦娴墓_(kāi)內(nèi)容和下面的權(quán)利要求，其它配置、實(shí)施例、實(shí)施方式和等同物對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的并且可以被采用而不會(huì)背離這些權(quán)利要求的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種集成電路，包括: 電源電壓輸入引腳，用于從電源輸入電源電壓； 多個(gè)數(shù)字電路，包括數(shù)字電路； 傳感信號(hào)生成器，被連接到所述數(shù)字電路并且可操作以生成表示所述數(shù)字電路的工作特性的傳感信號(hào)；以及 傳感信號(hào)輸出引腳，用于將所述傳感信號(hào)輸出到所述電源，由此根據(jù)所述傳感信號(hào)控制所述電源以基于所述傳感信號(hào)調(diào)整所述電源電壓的電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述數(shù)字電路的所述工作特性是工作頻率，并且所述傳感信號(hào)是基于所述數(shù)字電路的所述工作頻率與參考頻率之間的關(guān)系來(lái)確定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路，其中所述數(shù)字電路的所述工作特性隨環(huán)境溫度而變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路，其中所述參考頻率是從位于片外的電路提供的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路,其中所述數(shù)字電路包括振蕩電路,并且所述傳感信號(hào)基于所述振蕩電路的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成電路，其中所述振蕩電路是環(huán)形振蕩器或壓控振蕩器(VCO)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，進(jìn)一步包括電平移位器，所述電平移位器與所述傳感信號(hào)生成器一起操作用于將所述傳感信號(hào)的電平移位預(yù)定量，經(jīng)移位的傳感信號(hào)被提供到所述傳感信號(hào)輸出引腳。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成電路，其中所述電平移位器包括乘法器電路或加法電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成電路，其中所述傳感信號(hào)生成器生成用于生成所述傳感信號(hào)的中間傳感信號(hào)，其中所述電平移位器可操作以移位所述中間傳感信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述數(shù)字電路是第一數(shù)字電路，其中所述數(shù)字電路進(jìn)一步包括第二數(shù)字電路，其中所述傳感信號(hào)生成器進(jìn)一步可操作以連接到所述數(shù)字電路或所述第二數(shù)字電路，其中所述傳感信號(hào)表示所述數(shù)字電路或所述第二數(shù)字電路的工作特性。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，進(jìn)一步包括鎖相環(huán)(PLL)電路，其中所述數(shù)字電路是所述PLL的VCO部件，并且所述傳感信號(hào)生成器是所述PLL的相位檢測(cè)器部件。
12.—種集成電路，包括: 電壓輸入引腳，用于輸入電源電壓； 至少由所述電源電壓供電的多個(gè)數(shù)字電路； 至少一個(gè)傳感電路，包括: 傳感器，可操作以產(chǎn)生時(shí)變信號(hào)； 傳感信號(hào)生成器，連接到所述傳感器并且可操作以生成基于所述時(shí)變信號(hào)的頻率的傳感信號(hào)；以及 傳感信號(hào)輸出引腳，將所述傳感信號(hào)輸出到所述電源電壓的源，其中所述電源電壓的電平是由所述傳感信號(hào)調(diào)整的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的集成電路，進(jìn)一步包括多個(gè)傳感電路以及連接到所述多個(gè)傳感電路的選擇器，所述選擇器可操作以將來(lái)自所述傳感電路之一的傳感信號(hào)提供到所述傳感信號(hào)輸出引腳。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的集成電路，其中所述傳感信號(hào)進(jìn)一步基于所述傳感器的所述時(shí)變信號(hào)的所述頻率與參考頻率之間的關(guān)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的集成電路，其中所述傳感器是環(huán)形振蕩器或VCO。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的集成電路，進(jìn)一步包括電平移位器，所述電平移位器與所述傳感信號(hào)生成器一起操作用于將所述傳感信號(hào)移位預(yù)定量，經(jīng)移位的傳感信號(hào)被提供到所述傳感信號(hào)輸出引腳。
17.一種用于集成電路的方法，包括: 將電源的電源電壓提供到來(lái)自多個(gè)數(shù)字電路的數(shù)字電路； 生成表示所述數(shù)字電路的工作特性的信號(hào)；以及 將所生成的信號(hào)提供到所述電源以基于所生成的信號(hào)改變所述電源電壓的電平。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述數(shù)字電路的所述工作特性隨所述集成電路的環(huán)境溫度而變化，從而所述電源電壓電平隨所述環(huán)境溫度而變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述數(shù)字電路是振蕩電路，并且所生成的信號(hào)隨所述振蕩電路的頻率而變化。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述數(shù)字電路是環(huán)形振蕩器或VCO。
【文檔編號(hào)】G06F1/32GK104024978SQ201280053447
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月2日
【發(fā)明者】S·希魯希安 申請(qǐng)人:馬維爾國(guó)際貿(mào)易有限公司