專(zhuān)利名稱(chēng)：降低功耗的自適應(yīng)電源系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及集成電路。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種用于自適應(yīng)電源的系統(tǒng)與方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已被應(yīng)用于自適應(yīng)電源環(huán)路。但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。
背景技術(shù)：
集成電路或“IC”已經(jīng)從單個(gè)硅晶片上制備的少數(shù)互連器件發(fā)展成為數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的器件。當(dāng)前集成電路提供的性能和復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了最初的預(yù)想。為了在復(fù)雜度和電路密度(即，在給定的芯片面積上能夠封裝的器件數(shù)目)方面獲得進(jìn)步，最小器件的特征尺寸(又被稱(chēng)為器件“幾何圖形”)伴隨每一代集成電路的發(fā)展而變得更小。現(xiàn)在制備半導(dǎo)體器件的特征尺寸小于約1/4微米。
日益增加的電路密度不僅提高了集成電路的性能和復(fù)雜度，也降低了消費(fèi)者的成本。集成電路制造設(shè)備可能要花費(fèi)數(shù)億甚至數(shù)十億美元。每個(gè)制造設(shè)備具有一定的晶圓產(chǎn)量。每個(gè)晶圓上具有一定數(shù)量的集成電路。因此，通過(guò)將集成電路的個(gè)體器件制備得更小，可以在每個(gè)晶圓上制備更多器件，這增加了制造設(shè)備的產(chǎn)出。把器件制備得更小非常有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榻o定的工藝、器件布局和/或系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常只能向下達(dá)到某個(gè)特征尺寸。
這種限制的示例是集成電路系統(tǒng)的功耗。隨著集成電路系統(tǒng)性能的提高，功耗已經(jīng)增加。但是集成電路系統(tǒng)通常要求消耗較低級(jí)別的功率。例如，集成電路系統(tǒng)是便攜式的，因而依賴(lài)于電池電源。便攜式系統(tǒng)可以是膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助手(PDA)、蜂窩電話、數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)或任何其它設(shè)備。
對(duì)高性能與低功耗的這種競(jìng)爭(zhēng)的要求對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有明顯的限制。因此，已經(jīng)使用某些現(xiàn)有技術(shù)來(lái)降低功耗。例如，系統(tǒng)關(guān)掉沒(méi)有處于使用中的一些部件。在另一示例中，當(dāng)系統(tǒng)不必執(zhí)行許多任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率被降低。時(shí)鐘速度通常需要足夠高來(lái)支持系統(tǒng)的必要功能。在另一示例中，至少基于與系統(tǒng)的工作負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率。在另一示例中，為了有效利用電流，修改系統(tǒng)的設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)。在另一示例中，修改電路設(shè)計(jì)或器件布局以降低未用的電流。在另一示例中，器件設(shè)計(jì)被改變以減小漏電流。但是這些技術(shù)通常會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜度，且效果有限。
從上文可以看出，需要一種用于電源的改進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般地涉及集成電路。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種用于自適應(yīng)電源的系統(tǒng)與方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已被應(yīng)用于自適應(yīng)電源環(huán)路。但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。
在具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括振蕩器，振蕩器被配置接收輸出電壓并產(chǎn)生第一信號(hào)。第一信號(hào)與第一頻率和第一周期相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括頻率比較器，頻率比較器被配置成接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及在第一頻率和第二頻率不相等的情況下產(chǎn)生第三信號(hào)；以及調(diào)壓器，調(diào)壓器耦合到頻率比較器，并且被配置至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生輸出電壓。輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收，并且電動(dòng)系統(tǒng)被配置接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘頻率與第二頻率相等。電動(dòng)系統(tǒng)包括與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑，并且第一周期大于等于第一時(shí)間延遲。如果第一頻率和第二頻率不相等，則調(diào)整輸出電壓。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的系統(tǒng)包括振蕩器，振蕩器具有與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑并且被配置接收輸出電壓并產(chǎn)生第一信號(hào)。第一信號(hào)與第一頻率和第一周期相關(guān)聯(lián)，并且第一時(shí)間延遲基本等于第一周期。此外，該系統(tǒng)包括頻率比較器，頻率比較器被配置接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及在第一頻率和第二頻率不相等的情況下產(chǎn)生第三信號(hào)；以及調(diào)壓器，調(diào)壓器耦合到頻率比較器，并且被配置成在第一頻率和第二頻率不相等的情況下調(diào)整輸出電壓。輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收，并且電動(dòng)系統(tǒng)被配置接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)并至少基于與電動(dòng)系統(tǒng)的工作負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)調(diào)整時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率等于第二頻率。電動(dòng)系統(tǒng)包括與第二時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)路徑，并且第一周期大于等于第二時(shí)間延遲。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的方法包括接收輸出電壓，以及至少基于與輸出電壓相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生第一信號(hào)。第一信號(hào)與第一頻率和第一周期有關(guān)。此外，該方法包括接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及比較第一頻率和第二頻率來(lái)至少確定第一頻率與第二頻率是否相等。而且，該方法包括如果第一頻率和第二頻率不相等則產(chǎn)生第三信號(hào)，處理與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息，以及至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生輸出電壓。產(chǎn)生輸出電壓的步驟包括在第一頻率與第二頻率不相等的情況下調(diào)整輸出電壓。輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收，并且電動(dòng)系統(tǒng)被配置接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘頻率等于第二頻率。電動(dòng)系統(tǒng)包括與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑，并且第一周期大于等于第一時(shí)間延遲。
通過(guò)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了許多優(yōu)于傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了用于自適應(yīng)提供電源的系統(tǒng)與方法。本發(fā)明的某些實(shí)施例可以顯著降低電動(dòng)系統(tǒng)的功耗。本發(fā)明的一些實(shí)施例標(biāo)識(shí)出由電源電壓供電的系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑，并且確定也由電源電壓供電的延遲路徑的時(shí)間延遲。例如，延遲路徑的時(shí)間延遲大于或等于關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲。在另一示例中，延遲路徑的時(shí)間延遲與電動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)鐘周期相比較，以確保關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲小于或等于時(shí)鐘周期。本發(fā)明的某些實(shí)施例使用反饋環(huán)路來(lái)自適應(yīng)調(diào)整電源電壓。例如，反饋環(huán)路確保電動(dòng)系統(tǒng)被提供最低的電源電壓。在另一示例中，反饋環(huán)路基于下述原則操作只要電動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲小于或等于被提供給電動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)的周期，就應(yīng)當(dāng)將電源電壓調(diào)整為最小電平。取決于實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。在本說(shuō)明書(shū)尤其在下文中將詳細(xì)描述這樣和那樣的優(yōu)點(diǎn)。
參考隨后的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，可以更全面地理解本發(fā)明的各種其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于自適應(yīng)電源的簡(jiǎn)化系統(tǒng)；圖2是作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)電源系統(tǒng)的一部分的環(huán)路濾波器的簡(jiǎn)化示圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于自適應(yīng)電源的簡(jiǎn)化系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明一般地涉及集成電路。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種用于自適應(yīng)電源的系統(tǒng)與方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已被應(yīng)用于自適應(yīng)電源環(huán)路。但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用范圍。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于自適應(yīng)電源的簡(jiǎn)化系統(tǒng)。該圖僅僅是示例，其不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多變化、替換和修改形式。系統(tǒng)100包括下述組件1.振蕩器110；2.頻率比較器120；3.電荷泵130；4.環(huán)路濾波器140；5.調(diào)壓器150。
雖然使用了選定的一組部件來(lái)示出系統(tǒng)100，但是可以有許多替代物、修改形式和變化形式。例如，一些部件可以被擴(kuò)展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取決于實(shí)施例，部件的安排可以交換，另一些部件可以被替代。這些部件的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可在本說(shuō)明書(shū)中找到，下面會(huì)更具體地描述。
如圖1所示，系統(tǒng)100被用于向電動(dòng)系統(tǒng)190自適應(yīng)供電。在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)190是集成電路系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)190包括一塊或多塊集成電路系統(tǒng)。在又一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)190可以在其不必執(zhí)行許多任務(wù)時(shí)減慢系統(tǒng)時(shí)鐘。在又一實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)190至少基于與電動(dòng)系統(tǒng)190的工作負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)調(diào)整時(shí)鐘頻率。電動(dòng)系統(tǒng)190接收頻率fop的時(shí)鐘信號(hào)192以及來(lái)自系統(tǒng)100的輸出電源電壓194VDDOUT。
振蕩器110包括延遲路徑112和其它的振蕩器組件114。其它的振蕩器組件114耦合到延遲路徑112，并且產(chǎn)生頻率為fvar的信號(hào)116。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率fvar近似等于約1/tdelay。tdelay表示延遲路徑112的時(shí)間延遲。例如，信號(hào)經(jīng)過(guò)延遲路徑112需時(shí)tdelay。如圖1所示，延遲路徑112接收輸出電源電壓194VDDOUT。例如，tdelay取決于VDDOUT。
在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)190包括關(guān)鍵路徑，關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲長(zhǎng)于電動(dòng)系統(tǒng)190的任何其它信號(hào)路徑的時(shí)間延遲。在另一實(shí)施例中，時(shí)間延遲tdelay等于電動(dòng)系統(tǒng)190的關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲。例如，時(shí)間延遲tdelay比電動(dòng)系統(tǒng)190的關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲長(zhǎng)預(yù)定的周期。在另一示例中，電動(dòng)系統(tǒng)190的關(guān)鍵路徑和延遲路徑112都由輸出電源電壓194VDDOUT供電。
頻率比較器120接收頻率為fvar的信號(hào)116以及頻率為fop的信號(hào)122。例如，信號(hào)122與信號(hào)192相同。頻率比較器120比較兩個(gè)頻率fvar與fop，并且作為響應(yīng)可以不發(fā)送任何信號(hào)，或者可以通過(guò)信號(hào)路徑122和/或信號(hào)路徑124向電荷泵130發(fā)送一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率比較器120包括相頻檢測(cè)器。相頻檢測(cè)器比較兩個(gè)信號(hào)116和122的邊緣以確定頻率fvar是高于、等于還是低于頻率fop。在另一實(shí)施例中，如果fvar低于fop，則頻率比較器120通過(guò)信號(hào)路徑124發(fā)送升(up)信號(hào)。如果fvar高于fop，則頻率比較器120通過(guò)信號(hào)路徑126產(chǎn)生降(down)信號(hào)。如果fvar等于fop，則頻率比較器120即不發(fā)送升信號(hào)也不發(fā)送降信號(hào)。在又一實(shí)施例中，升信號(hào)可以使系統(tǒng)100升高輸出電源電壓194VDDOUT，而降信號(hào)可以使系統(tǒng)100降低輸出電源電壓194VDDOUT。在又一實(shí)施例中，升信號(hào)和降信號(hào)每個(gè)都包括信號(hào)脈沖。
電荷泵130通過(guò)信號(hào)路徑124和126耦合到比較器120，并且通過(guò)電流路徑132耦合到環(huán)路濾波器140。如果電荷泵130接收到升信號(hào)，則電荷泵130產(chǎn)生從電荷泵130經(jīng)過(guò)電流路徑132流向環(huán)路濾波器140的源電流(sourcing current)。如果電荷泵130接收到下降電流，則電荷泵130產(chǎn)生從環(huán)路濾波器140經(jīng)過(guò)電流路徑132流向電荷泵130的沉沒(méi)電流(sinking current)。如果電荷泵130沒(méi)有接收到上升電流或下降電流，則電荷泵130不產(chǎn)生源電流或沉沒(méi)電流。
環(huán)路濾波器140可以接收并整合源電流或沉沒(méi)電流，并產(chǎn)生參考電壓142Vref。例如，環(huán)路濾波器140使用阻尼過(guò)程。在另一示例中，環(huán)路濾波器140使用平滑過(guò)程來(lái)改進(jìn)參考電壓142的穩(wěn)定性。參考電壓142被發(fā)送到調(diào)壓器150。
圖2是作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)100一部分的環(huán)路濾波器140的簡(jiǎn)化示圖。該圖僅僅是示例，其不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多變化、替換和修改形式。環(huán)路濾波器140包括電阻器210和電容器220和230。電阻器210和電容器220串聯(lián)連接，并且電容器220和230每個(gè)都具有一個(gè)耦合到電壓電平Vss的終端。例如，Vss表示地電平。如圖2所示，環(huán)路濾波器140通過(guò)電流路徑132耦合到電荷泵，并且發(fā)送參考電壓142Vref到調(diào)壓器150。雖然使用了選定的一組部件來(lái)示出系統(tǒng)100，但是可以有許多替代物、修改形式和變化形式。例如，一些部件可以被擴(kuò)展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。取決于實(shí)施例，部件的安排可以交換，另一些部件可以被替代。
參考圖1，調(diào)壓器150接收參考電壓142Vref以及輸入電源電壓152VDDIN。響應(yīng)于參考電壓142，調(diào)壓器150將輸入電源電壓152VDDIN轉(zhuǎn)換為輸出電源電壓194VDDOUT。在一個(gè)實(shí)施例中，VDDOUT與Vref呈線性關(guān)系。例如，VDDOUT等于Vref乘以常數(shù)。在另一示例中，VDDOUT等于Vref加上常數(shù)。在又一示例中，VDDOUT等于第一常數(shù)加上Vref與第二常數(shù)的乘積。在另一實(shí)施例中，輸出電源電壓194用來(lái)對(duì)電動(dòng)系統(tǒng)190的關(guān)鍵路徑和振蕩器110的延遲路徑112兩者供電。在又一實(shí)施例中，調(diào)壓器150包括線性調(diào)壓器和/或開(kāi)關(guān)電容調(diào)壓器。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于自適應(yīng)電源的簡(jiǎn)化系統(tǒng)。該圖僅僅是示例，其不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多變化、替換和修改形式。方法300包括下述步驟1.步驟310，產(chǎn)生具有第一頻率的信號(hào)；2.步驟320，比較第一頻率和第二頻率；3.步驟330，產(chǎn)生源電流或沉沒(méi)電流；4.步驟340，輸出參考電壓；5.步驟350，產(chǎn)生輸出電源電壓。
雖然使用了選定的一組步驟來(lái)描述方法300，但是可以有許多替換、修改和變化形式。例如，一些步驟可以被擴(kuò)展和/或合并。其它步驟可以被插入到上面提到的步驟中。取決于實(shí)施例，步驟的排列可以交換，并可以替代其它的步驟。例如，方法300是由系統(tǒng)100執(zhí)行的。這些步驟的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以在本說(shuō)明書(shū)尤其下文中找到。
在步驟310處，產(chǎn)生的信號(hào)具有第一頻率。例如，信號(hào)由具有延遲電路的振蕩器產(chǎn)生，其中延遲電路具有時(shí)間延遲。在一個(gè)實(shí)施例中，第一頻率約等于時(shí)間延遲的倒數(shù)。在另一實(shí)施例中，時(shí)間延遲依賴(lài)于輸出電源電壓。
例如，輸出電源電壓用來(lái)向電動(dòng)系統(tǒng)供電。在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)是集成系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)包括一塊或多塊集成系統(tǒng)。在又一實(shí)施例中，當(dāng)電動(dòng)系統(tǒng)不必執(zhí)行許多任務(wù)時(shí)，電動(dòng)系統(tǒng)可以減慢系統(tǒng)時(shí)鐘。在又一實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)至少基于與電動(dòng)系統(tǒng)的工作負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)調(diào)整時(shí)鐘頻率。電動(dòng)系統(tǒng)包括關(guān)鍵路徑，其中關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲長(zhǎng)于電動(dòng)系統(tǒng)的任何其它信號(hào)路徑的時(shí)間延遲。
在一個(gè)實(shí)施例中，振蕩器的延遲路徑的時(shí)間延遲等于電動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲。在另一實(shí)施例中，振蕩器的延遲路徑的時(shí)間延遲比電動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲長(zhǎng)了預(yù)定的周期。在又一實(shí)施例中，電動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑和振蕩器的延遲路徑都由輸出電源電壓供電。
在步驟320處，比較第一頻率和第二頻率。例如，第二頻率是電動(dòng)系統(tǒng)所接收的時(shí)鐘信號(hào)的頻率。在另一示例中，比較包括比較分別與第一頻率和第二頻率相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)信號(hào)的邊緣?；趯?duì)第一頻率和第二頻率的比較，不產(chǎn)生信號(hào)或產(chǎn)生信號(hào)。例如，如果第一頻率和第二頻率相等，則不產(chǎn)生信號(hào)。在另一示例中，如果第一頻率低于第二頻率，則產(chǎn)生升信號(hào)。在又一示例中，如果第一頻率高于第二頻率，則產(chǎn)生降信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，升信號(hào)可以使輸出電源電壓升高，而降信號(hào)可以使輸出電源電壓降低。在另一實(shí)施例中，升信號(hào)和降信號(hào)每個(gè)都包括信號(hào)脈沖。
在步驟330處，產(chǎn)生源電流和沉沒(méi)電流。例如，如果接收到升信號(hào)，則產(chǎn)生源電流。如果接收到降信號(hào)，則產(chǎn)生沉沒(méi)電流。在另一示例中，源電流從電荷泵流出，而沉沒(méi)電流流向電荷泵。在又一示例中，如果即沒(méi)有接收到升電流也沒(méi)有接收到降電流，則即不產(chǎn)生源電流也不產(chǎn)生沉沒(méi)電流。在另一示例中，如果即沒(méi)有接收到升電流也沒(méi)有接收到降電流，則產(chǎn)生具有相同幅度的源電流和沉沒(méi)電流，并且彼此抵消。
在步驟340處，輸出參考電壓。例如，源電流或沉沒(méi)電流被整合以產(chǎn)生參考電壓。在另一示例中，使用阻尼過(guò)程。在又一示例中，使用平滑過(guò)程來(lái)改進(jìn)參考電壓的穩(wěn)定性。
在步驟350處，響應(yīng)于參考電壓而產(chǎn)生輸出電源電壓。例如，輸入電源電壓至少基于參考電壓而被轉(zhuǎn)換為輸出電源電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，VDDOUT與Vref呈線性關(guān)系。例如，VDDOUT等于Vref乘以常數(shù)。在另一示例中，VDDOUT等于Vref加上常數(shù)。在又一示例中，VDDOUT等于第一常數(shù)加上Vref與第二常數(shù)的乘積。在另一實(shí)施例中，輸出電源電壓用來(lái)對(duì)電動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑和振蕩器的延遲路徑兩者供電。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的系統(tǒng)，包括振蕩器，振蕩器被配置接收輸出電壓并產(chǎn)生第一信號(hào)。第一信號(hào)與第一頻率和第一周期相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括頻率比較器，頻率比較器被配置接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及在第一頻率和第二頻率不相等的情況下產(chǎn)生第三信號(hào)；以及調(diào)壓器，調(diào)壓器耦合到頻率比較器，并且被配置至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生輸出電壓。輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收，并且電動(dòng)系統(tǒng)被配置接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘頻率與第二頻率相等。電動(dòng)系統(tǒng)包括與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑，并且第一周期大于或等于第一時(shí)間延遲。如果第一頻率和第二頻率不相等，則調(diào)整輸出電壓。例如，該系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的系統(tǒng)包括振蕩器，振蕩器具有與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑并且被配置接收輸出電壓并產(chǎn)生第一信號(hào)。第一信號(hào)與第一頻率和第一周期相關(guān)聯(lián)，并且第一時(shí)間延遲基本等于第一周期。此外，該系統(tǒng)包括頻率比較器，頻率比較器被配置接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及在第一頻率和第二頻率不相等的情況下產(chǎn)生第三信號(hào)；以及調(diào)壓器，調(diào)壓器耦合到頻率比較器，并且被配置成在第一頻率和第二頻率不相等的情況下調(diào)整輸出電壓。輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收，并且電動(dòng)系統(tǒng)被配置接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)并至少基于與電動(dòng)系統(tǒng)的工作負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)調(diào)整時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率等于第二頻率。電動(dòng)系統(tǒng)包括與第二時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)路徑，并且第一周期大于或等于第二時(shí)間延遲。例如，該系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的方法包括接收輸出電壓，以及至少基于與輸出電壓相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生第一信號(hào)。第一信號(hào)與第一頻率和第一周期有關(guān)。此外，該方法包括接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及比較第一頻率和第二頻率來(lái)至少確定第一頻率與第二頻率是否相等。而且，該方法包括如果第一頻率和第二頻率不相等則產(chǎn)生第三信號(hào)，處理與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息，以及至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生輸出電壓。產(chǎn)生輸出電壓的步驟包括在第一頻率與第二頻率不相等的情況下調(diào)整輸出電壓。輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收，并且電動(dòng)系統(tǒng)被配置成接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘頻率等于第二頻率。電動(dòng)系統(tǒng)包括與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑，并且第一周期大于或等于第一時(shí)間延遲。例如，該方法是根據(jù)方法300實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明具有多種優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了用于自適應(yīng)提供電源的系統(tǒng)與方法。本發(fā)明的某些實(shí)施例可以顯著降低電動(dòng)系統(tǒng)的功耗。本發(fā)明的一些實(shí)施例標(biāo)識(shí)出由電源電壓供電的系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑，并且確定也由電源電壓供電的延遲路徑的時(shí)間延遲。例如，延遲路徑的時(shí)間延遲大于或等于關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲。在另一示例中，延遲路進(jìn)的時(shí)間延遲與電動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)鐘周期相比較，以確保關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲小于或等于時(shí)鐘周期。本發(fā)明的某些實(shí)施例使用反饋環(huán)路來(lái)自適應(yīng)調(diào)整電源電壓。例如，反饋環(huán)路確保電動(dòng)系統(tǒng)被提供最低的電源電壓。在另一示例中，反饋環(huán)路基于下述原則操作只要電動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑的時(shí)間延遲小于或等于被提供給電動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)的周期，就應(yīng)當(dāng)將電源電壓調(diào)整為最小電平。
還應(yīng)當(dāng)理解，這里所描述的示例和實(shí)施例只是為了說(shuō)明的目的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化。這些修改和變化都在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)，并且也在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括振蕩器，振蕩器被配置接收輸出電壓并產(chǎn)生第一信號(hào)，第一信號(hào)與第一頻率和第一周期相關(guān)聯(lián)；頻率比較器，頻率比較器被配置成接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及在第一頻率和第二頻率不相等的情況下產(chǎn)生第三信號(hào)；調(diào)壓器，調(diào)壓器耦合到頻率比較器，并且被配置成至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生所述輸出電壓；其中所述輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收；電動(dòng)系統(tǒng)被配置成接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)，所述時(shí)鐘頻率與第二頻率相等；電動(dòng)系統(tǒng)包括與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑；第一周期大于或等于第一時(shí)間延遲；如果第一頻率和第二頻率不相等，則調(diào)整所述輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述振蕩器包括與第二時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)路徑；第二時(shí)間延遲基本等于第一周期。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)系統(tǒng)包括與其它時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的其它信號(hào)路徑；所述其它時(shí)間延遲中的每個(gè)都短于第一時(shí)間延遲。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一時(shí)間延遲取決于所述輸出電壓；第一周期取決于所述輸出電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中如果第一頻率高于第二頻率，則所述輸出電壓被降低；如果第一頻率低于第二頻率，則所述輸出電壓被升高。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中調(diào)壓器還被配置成接收輸入電壓；至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息而將所述輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述輸出電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括電荷泵，被配置成接收第三信號(hào)并產(chǎn)生電流；其中如果第一頻率高于第二頻率，則所述電流流向電荷泵；如果第一頻率低于第二頻率，則所述電流從電荷泵流出。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括耦合到電荷泵的環(huán)路濾波器，環(huán)路濾波器被配置成至少基于與所述電流相關(guān)聯(lián)的信息而產(chǎn)生參考電壓。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中調(diào)壓器通過(guò)環(huán)路濾波器和電荷泵耦合到頻率比較器，并且調(diào)壓器還被配置成接收參考電壓，以及響應(yīng)于參考電壓而調(diào)整所述輸出電壓。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第二信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)相同。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第三信號(hào)包括升信號(hào)或降信號(hào)。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中電動(dòng)系統(tǒng)被配置成至少基于與電動(dòng)系統(tǒng)的工作負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)調(diào)整時(shí)鐘頻率。
13.一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括振蕩器，振蕩器具有與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑并且被配置成接收輸出電壓并產(chǎn)生第一信號(hào)，第一信號(hào)與第一頻率和第一周期相關(guān)聯(lián)，第一時(shí)間延遲基本等于第一周期；頻率比較器，頻率比較器被配置成接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及在第一頻率和第二頻率不相等的情況下產(chǎn)生第三信號(hào)；調(diào)壓器，調(diào)壓器耦合到頻率比較器，并且被配置成在第一頻率和第二頻率不相等的情況下調(diào)整所述輸出電壓；其中所述輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收；電動(dòng)系統(tǒng)被配置成接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)并至少基于與電動(dòng)系統(tǒng)的工作負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)調(diào)整時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率等于第二頻率；電動(dòng)系統(tǒng)包括與第二時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)路徑；第一周期大于或等于第二時(shí)間延遲。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)系統(tǒng)包括與其它時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的其它信號(hào)路徑；所述其它時(shí)間延遲中的每個(gè)都短于第二時(shí)間延遲。
15.一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的方法，所述方法包括接收輸出電壓；至少基于與所述輸出電壓相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生第一信號(hào)，第一信號(hào)與第一頻率和第一周期有關(guān)；接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)；比較第一頻率和第二頻率來(lái)至少確定第一頻率與第二頻率是否相等；如果第一頻率和第二頻率不相等則產(chǎn)生第三信號(hào)；處理與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息；以及至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)產(chǎn)生所述輸出電壓，產(chǎn)生所述輸出電壓的步驟包括在第一頻率與第二頻率不相等的情況下調(diào)整所述輸出電壓；其中輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收；電動(dòng)系統(tǒng)被配置成接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘頻率等于第二頻率；電動(dòng)系統(tǒng)包括與第一時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)路徑；第一周期大于或等于第一時(shí)間延遲。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述電動(dòng)系統(tǒng)包括與其它時(shí)間延遲相關(guān)聯(lián)的其它信號(hào)路徑；所述其它時(shí)間延遲中的每個(gè)都短于第一時(shí)間延遲。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一時(shí)間延遲取決于所述輸出電壓；第一周期取決于所述輸出電壓。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中在第一頻率與第二頻率不相等的情況下調(diào)整所述輸出電壓的步驟包括如果第一頻率高于第二頻率，則降低所述輸出電壓；如果第一頻率低于第二頻率，則升高所述輸出電壓。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括接收第三信號(hào)；至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生電流；其中如果第一頻率高于第二頻率，則所述電流在第一方向上流動(dòng)；如果第一頻率低于第二頻率，則所述電流在第二方向上流動(dòng)；第一方向與第二方向不同。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括處理與所述電流相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述電流相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生參考電壓。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第二信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)相同。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第三信號(hào)包括升信號(hào)或降信號(hào)。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其中電動(dòng)系統(tǒng)被配置成至少基于與電動(dòng)系統(tǒng)的工作負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)調(diào)整時(shí)鐘頻率。
全文摘要
一種用于自適應(yīng)提供電源電壓的系統(tǒng)與方法。該系統(tǒng)包括振蕩器，振蕩器被配置接收輸出電壓并產(chǎn)生第一信號(hào)。第一信號(hào)與第一頻率和第一周期相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括頻率比較器，頻率比較器被配置成接收與第一頻率相關(guān)聯(lián)的第一信號(hào)和與第二頻率相關(guān)聯(lián)的第二信號(hào)，以及在第一頻率和第二頻率不相等的情況下產(chǎn)生第三信號(hào)；以及調(diào)壓器，調(diào)壓器耦合到頻率比較器，并且被配置成至少基于與第三信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生輸出電壓。輸出電壓由電動(dòng)系統(tǒng)接收，并且電動(dòng)系統(tǒng)被配置成接收與時(shí)鐘頻率相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘頻率與第二頻率相等。
文檔編號(hào)H01L27/00GK1932720SQ20051002976
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者羅文哲, 歐陽(yáng)雄, 陳鋒 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司