專(zhuān)利名稱(chēng)：具有低待機(jī)電流的調(diào)壓器用器件和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明涉及具有低待機(jī)電流的調(diào)壓器用器件和方法。本發(fā)明已經(jīng)被應(yīng)用于電池供電系統(tǒng)，而這僅僅是示例性的。但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明具有更寬的應(yīng)用范圍。
背景技術(shù)：
調(diào)壓器被廣泛地使用并集成在集成電路芯片上。集成電路芯片可以包含眾多的尺寸正不斷縮小的晶體管。晶體管尺寸的減小常常要求降低晶體管的工作電壓。因此，用于集成電路芯片的電源電壓隨著不斷縮小的晶體管尺寸而下降。集成電路芯片常常作為系統(tǒng)部件。所述系統(tǒng)還包含其他的子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)的工作電壓可能高于晶體管的工作電壓。因此，用于系統(tǒng)的電源電壓可能高于用于集成電路芯片的電源電壓。例如，系統(tǒng)電源電壓等于5V，而芯片電源電壓等于3.3V。在另一示例中，系統(tǒng)電源電壓等于3.3V，而芯片電源電壓等于1.8V。
為了提供芯片電源，常常由調(diào)壓器來(lái)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電源。例如，調(diào)壓器接收5V的信號(hào)，并產(chǎn)生3.3V的信號(hào)。在另一示例中，調(diào)壓器接收3.3V的信號(hào)，并產(chǎn)生1.8V的信號(hào)。圖1示出了調(diào)壓器的簡(jiǎn)圖。調(diào)壓器100包括參考電壓發(fā)生器110、運(yùn)算放大器120以及分壓器130。電壓發(fā)生器110產(chǎn)生參考電壓Vref112。運(yùn)算放大器120接收Vref112。運(yùn)算放大器120還接收系統(tǒng)電源Vsystem124并產(chǎn)生輸出電壓Vout122。Vout122由分壓器130進(jìn)行分壓，并由運(yùn)算放大器接收反饋電壓Vfeedback132。Vout122被用作芯片電源。例如，系統(tǒng)電源是5V，且所希望的芯片電源是3.3V。如果Vref112等于1.25V，則分壓器130將Vfeedback132設(shè)為等于(1.25/3.3)Vout。在另一示例中，Vref112等于所希望的芯片電源。于是，Vout122被直接用作Vfeedback132，而去掉了分壓器130。
當(dāng)系統(tǒng)處于激活狀態(tài)或待機(jī)模式時(shí)，調(diào)壓器常常提供芯片電源。處在待機(jī)模式中調(diào)壓器的電流消耗大量的能量。例如，調(diào)壓器的工作電流的范圍為30μA至200μA。待機(jī)模式中的能量消耗限制了電池供電器件的工作時(shí)間。此外，一些由電池供電的器件要求低的待機(jī)功率消耗并因此不能依賴(lài)于在待機(jī)模式中消耗大量功率的調(diào)節(jié)器。因此，這些由電池供電的器件常常不能從不斷縮小的晶體管尺寸上得到優(yōu)勢(shì)。
從上面可以看出，對(duì)于調(diào)壓器的改進(jìn)技術(shù)是人們所期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明涉及具有低待機(jī)電流的調(diào)壓器用器件和方法。本發(fā)明已經(jīng)被應(yīng)用于電池供電系統(tǒng)，而這僅僅是示例性的。但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明具有更寬的應(yīng)用范圍。
在具體的實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種裝置，用于提供調(diào)節(jié)電壓電平用參考電壓。所述裝置包括第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其被配置來(lái)接收第一控制信號(hào)并輸出校準(zhǔn)電壓；電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其被配置來(lái)接收所述校準(zhǔn)電壓和參考電壓，并輸出第二控制信號(hào)；以及第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)并輸出所述參考電壓。所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括鎖存器系統(tǒng)，其中，所述鎖存器系統(tǒng)被配置來(lái)接收第三控制信號(hào)和第四控制信號(hào)，并輸出所述第一控制信號(hào)。如果所述第三控制信號(hào)與校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)并且所述第四控制信號(hào)沒(méi)有與由所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)的完成相關(guān)聯(lián)，則所述第一控制信號(hào)與第一狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。如果所述第三控制信號(hào)沒(méi)有與所述校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)或者所述第四控制信號(hào)與由所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)的完成相關(guān)聯(lián)，則所述第一控制信號(hào)與第二狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。所述第一狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，所述第二狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)被配置來(lái)處理與所述校準(zhǔn)電壓和參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息，并且至少基于與所述校準(zhǔn)電壓和所述參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息確定所述第二控制信號(hào)。所述第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)包括第一晶體管，其被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；第二晶體管，其被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；與所述第一晶體管并聯(lián)的第一電阻器；與所述第二晶體管并聯(lián)的第二電阻器；以及第三晶體管，其被耦合到所述第二電阻器和所述第二晶體管，并被配置來(lái)產(chǎn)生所述參考電壓。所述第二控制信號(hào)與所述第一晶體管的激活狀態(tài)或非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并與所述第二晶體管的激活狀態(tài)或非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用于提供調(diào)節(jié)電壓電平用參考電壓的方法包括接收第一控制信號(hào)。所述第一控制信號(hào)與校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)或沒(méi)有與校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)。此外，所述方法包括處理與所述第一控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息，并至少基于與所述第一控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生第二控制信號(hào)。所述第二控制信號(hào)與第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)或者與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。此外，所述方法包括如果所述第二控制信號(hào)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，則使所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)和耦合到所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)去激活，并且如果所述第二控制信號(hào)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，則進(jìn)行校準(zhǔn)處理。所述校準(zhǔn)處理包括激活所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)和所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括鎖存器系統(tǒng)。此外，校準(zhǔn)處理包括響應(yīng)于所述第二控制信號(hào)產(chǎn)生校準(zhǔn)電壓；處理與所述校準(zhǔn)電壓和參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述校準(zhǔn)電壓和所述參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生第三控制信號(hào)；處理與所述第三控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息；以及至少基于與所述第三控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生所述參考電壓。此外，所述校準(zhǔn)處理包括產(chǎn)生與所述校準(zhǔn)處理的完成相關(guān)聯(lián)的第四控制信號(hào)；以及使所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)和所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)去激活。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種用于提供調(diào)節(jié)電壓電平用參考電壓的裝置包括第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其被配置來(lái)接收第一控制信號(hào)并輸出校準(zhǔn)電壓；電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其被配置來(lái)接收所述校準(zhǔn)電壓和參考電壓，并輸出第二控制信號(hào)；以及第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)并輸出所述參考電壓。所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括鎖存器系統(tǒng)，其中所述鎖存器系統(tǒng)被配置來(lái)接收第三控制信號(hào)和第四控制信號(hào)，并輸出所述第一控制信號(hào)。如果所述第三控制信號(hào)與校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)并且所述第四控制信號(hào)沒(méi)有與由所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)的完成相關(guān)聯(lián)，則所述第一控制信號(hào)與第一狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。如果所述第三控制信號(hào)沒(méi)有與所述校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)或者所述第四控制信號(hào)與由所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)的完成相關(guān)聯(lián)，則所述第一控制信號(hào)與第二狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。所述第一狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，所述第二狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)被配置來(lái)處理與所述校準(zhǔn)電壓和參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息，并且至少基于與所述校準(zhǔn)電壓和所述參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息確定所述第二控制信號(hào)。所述第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)包括第一晶體管，其被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；第二晶體管，其被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；與所述第一晶體管并聯(lián)的第一電阻器；與所述第二晶體管并聯(lián)的第二電阻器；以及第三晶體管，其被耦合到所述第二電阻器和所述第二晶體管，并被配置來(lái)產(chǎn)生所述參考電壓。所述第二控制信號(hào)與所述第一晶體管的“導(dǎo)通”狀態(tài)或“關(guān)閉”狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并與所述第二晶體管的“導(dǎo)通”狀態(tài)或“關(guān)閉”狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。如果所述第二信號(hào)與所述第一晶體管的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，則所述第一電阻器基本上由所述第一晶體管短路。
利用本發(fā)明，可以獲得與傳統(tǒng)技術(shù)相比的很多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的某些實(shí)施例提高了參考電壓的精度。參考電壓基本等于帶隙電壓。本發(fā)明的一些實(shí)施例明顯減小了處于待機(jī)狀態(tài)的調(diào)壓器的功率消耗。在待機(jī)模式中，帶隙電路和某些其他的部件被關(guān)閉或者是非激活的。取決于實(shí)施例，可以獲得這些優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。在本說(shuō)明書(shū)的全文并且更具體地在下文中將描述這些和其他的優(yōu)點(diǎn)。
參照下面詳細(xì)的描述和附圖，可以更加充分了解本發(fā)明的各種其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是調(diào)壓器的簡(jiǎn)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)壓器用簡(jiǎn)化參考電壓發(fā)生器；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓電平用參考電壓的簡(jiǎn)化方法。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明涉及具有低待機(jī)電流的調(diào)壓器用器件和方法。本發(fā)明已經(jīng)被應(yīng)用于電池供電系統(tǒng)，而這僅僅是示例性的。但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明具有更寬的應(yīng)用范圍。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)壓器用簡(jiǎn)化參考電壓發(fā)生器。此圖僅僅是示例，其不應(yīng)當(dāng)不恰當(dāng)?shù)叵拗票旧暾?qǐng)的權(quán)利要求范圍。器件200包括下列部件1.帶隙電壓發(fā)生器210；2.比較器220；3.分壓器2304.控制系統(tǒng)240；5.鎖存器250；6.時(shí)鐘脈沖門(mén)260；7.晶體管270、272、274、290、292、294和296；8.電阻器280、282、284和286。
上述的電子器件提供根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)壓器的參考電壓發(fā)生器用部件。例如，參考電壓發(fā)生器200可用于調(diào)壓器100的參考電壓發(fā)生器110。在不偏離本申請(qǐng)的權(quán)利要求的范圍的情況下，還可以提供其他可選的參考電壓發(fā)生器實(shí)施例，其中加入了某些器件、去掉了一個(gè)或多個(gè)器件、或者以不同的連接順序布置了一個(gè)或多個(gè)器件。例如，電阻器的數(shù)量和與電阻器并聯(lián)的晶體管的數(shù)量可以分別等于2m或其他的值。m是正整數(shù)。在另一示例中，可去掉晶體管270、272和274中的一個(gè)或二個(gè)，或者增加一個(gè)或多個(gè)另外的晶體管。此外，本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以在本說(shuō)明書(shū)全文并且更具體地在下文中找到。
帶隙電壓發(fā)生器210接收控制信號(hào)212。當(dāng)控制信號(hào)212不是表示致能時(shí)，帶隙電壓發(fā)生器210被關(guān)閉。當(dāng)控制信號(hào)212表示致能時(shí)，帶隙電壓發(fā)生器210輸出校準(zhǔn)電壓214。例如，校準(zhǔn)電壓214等于1.25V。帶隙電壓發(fā)生器210的工作電流的范圍從5μA到200μA。分壓器230接收參考電壓216和控制信號(hào)212。當(dāng)控制信號(hào)212不表示致能時(shí)，分壓器230被關(guān)閉。當(dāng)控制信號(hào)212表示致能時(shí)，分壓器230輸出分壓參考電壓218。分壓參考電壓218與參考電壓216成比例。例如，所期望的參考電壓216為3.3V，并且校準(zhǔn)電壓214為1.25V。比例常數(shù)等于1.25/3.3。
比較器220接收分壓參考電壓218。比較器220還接收控制信號(hào)212。當(dāng)控制信號(hào)212不表示致能時(shí)，比較器220被關(guān)閉。當(dāng)控制信號(hào)212表示致能時(shí)，比較器220接收校準(zhǔn)電壓214。作為響應(yīng)，比較器輸出比較信號(hào)222。比較信號(hào)222表示分壓參考電壓218是否是大于、等于或小于校準(zhǔn)電壓214。
如果控制系統(tǒng)處于激活模式，則控制系統(tǒng)240接收比較信號(hào)222。控制系統(tǒng)240還接收時(shí)鐘信號(hào)224并輸出控制信號(hào)242。例如，控制信號(hào)242由四控制位線傳送。晶體管290、292、294和296接收控制信號(hào)242。晶體管290、292、294和296影響參考電壓216、分壓參考電壓218和比較信號(hào)222?？刂葡到y(tǒng)240利用逐次逼近寄存器(SuccessiveApproximation Register，SAR)邏輯來(lái)處理比較信號(hào)222并確定控制信號(hào)242。例如，SAR邏輯使用負(fù)反饋處理。根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)224的搏動(dòng)進(jìn)行反饋處理?？刂菩盘?hào)242通過(guò)晶體管290、292、294和296調(diào)節(jié)參考電壓216，并減小分壓電壓信號(hào)218和校準(zhǔn)電壓214之間的差異。例如，在SAR邏輯處理的開(kāi)始，與電阻器280、282、284和286相關(guān)的總電阻的一半被短路。在另一示例中，控制系統(tǒng)240使用算法而不是SAR邏輯，來(lái)處理比較信號(hào)222并確定控制信號(hào)242。
在使分壓電壓信號(hào)218和校準(zhǔn)電壓214之間的差最小化之后，控制系統(tǒng)240存儲(chǔ)控制信號(hào)242，并切換到非激活模式。此外，控制系統(tǒng)240輸出表示SAR邏輯處理完成的狀態(tài)信號(hào)244。表示SAR邏輯處理完成的狀態(tài)信號(hào)244由鎖存器250接收，所述鎖存器250又輸出表示沒(méi)有致能的控制信號(hào)212。如果鎖存器250接收到不表示SAR邏輯處理完成的控制信號(hào)212，則控制信號(hào)212依賴(lài)于狀態(tài)信號(hào)252。如果狀態(tài)信號(hào)252表示校準(zhǔn)，則控制信號(hào)212表示致能；否則的話控制信號(hào)212表示沒(méi)有致能。當(dāng)集成電路被加電時(shí)、當(dāng)集成電路被切換到激活模式時(shí)或者在某個(gè)其他的時(shí)候，可以進(jìn)行校準(zhǔn)。例如，對(duì)應(yīng)于“0”的控制信號(hào)212表示沒(méi)有致能，對(duì)應(yīng)于“1”的控制信號(hào)表示致能。
時(shí)鐘脈沖門(mén)260接收控制信號(hào)262和時(shí)鐘信號(hào)264，并輸出時(shí)鐘信號(hào)224?？刂菩盘?hào)262是控制信號(hào)212的延遲的形式。如果控制信號(hào)262表示致能，則時(shí)鐘信號(hào)224和時(shí)鐘信號(hào)264基本相同。如果控制信號(hào)262不表示致能，則時(shí)鐘脈沖門(mén)被關(guān)閉。時(shí)鐘信號(hào)224指示控制系統(tǒng)240不進(jìn)行SAR邏輯處理。例如，時(shí)鐘信號(hào)224使控制系統(tǒng)240保持非激活模式。
晶體管290、292、294和296被用于分別短路電阻器280、282、284和286，如果從控制信號(hào)242接收到這樣的指令的話。例如，晶體管290、292、294和296是PMOS晶體管。電阻器280、282、284和286可以具有相同或不同的電阻。例如，電阻各自的范圍為從500KΩ至5MΩ。在另一示例中，電阻器280、282、284和286可以由具有相同電阻的MOS晶體管代替。晶體管270、272和274與其他部件相結(jié)合產(chǎn)生參考電壓216。例如，晶體管270、272和274是NMOS晶體管，且參考電壓可以如下確定。
Vref＝Vtn1+Vtn2+Vtn3+Vod1+Vod2+Vod3(式1)Vod1+Vod2+Vod3＝K×Ibias0.5(式2)其中，Vtn1、Vtn2和Vtn3分別是晶體管270、272和274的閾值電壓。例如，Vtn1、Vtn2和Vtn3分別都等于0.7V。Vod1、Vod2和Vod3分別是晶體管270、272和274的過(guò)激勵(lì)(overdrive)電壓。Ibias是流過(guò)晶體管270、272和274的偏壓電流。K是依賴(lài)于晶體管270、272和274的某些特性的常數(shù)。例如，所述特性包括電子遷移性、柵極氧化物單位電容以及晶體管的寬度于晶體管長(zhǎng)度的比值。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓電平用參考電壓的簡(jiǎn)化方法。此圖僅僅是示例，其不應(yīng)當(dāng)不恰當(dāng)?shù)叵拗票景l(fā)明權(quán)利要求的范圍。方法300包括下列步驟1.步驟310，接收控制信號(hào)252；2.步驟320，產(chǎn)生控制信號(hào)212；3.步驟325，失能帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230；4.步驟330，致能帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230；
5.步驟340，為控制系統(tǒng)240產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)224；6.步驟350，產(chǎn)生校準(zhǔn)電壓214；7.步驟360，產(chǎn)生分壓參考信號(hào)218；8.步驟370，比較校準(zhǔn)電壓214和分壓參考電壓218；9.步驟380，調(diào)整晶體管290、292、294和296的狀態(tài)；10.步驟390，完成SAR邏輯處理；11.步驟395，失能帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230。
上述序列的步驟提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法。在不偏離本申請(qǐng)的權(quán)利要求的范圍的情況下，還可以提供其他可選的實(shí)施例，其中加入了某些步驟、去掉了一個(gè)或多個(gè)步驟、或者以不同的順序提供一個(gè)或多個(gè)步驟。本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以在本說(shuō)明書(shū)全文并且更具體地在下文中找到。
在步驟310，鎖存器250接收控制信號(hào)252?？刂菩盘?hào)252可以表示校準(zhǔn)或其他。在步驟320，產(chǎn)生控制信號(hào)250。鎖存器250還接收表示SAR邏輯處理是否完成的狀態(tài)信號(hào)244。如果鎖存器250接收到不表示SAR邏輯處理完成的狀態(tài)信號(hào)244，則控制信號(hào)212取決于狀態(tài)信號(hào)252。如果狀態(tài)信號(hào)252表示校準(zhǔn)，則控制信號(hào)212表示致能并進(jìn)行步驟330。例如，當(dāng)集成電路芯片被加電時(shí)、當(dāng)集成電路芯片切換到激活模式時(shí)或在某些其他的時(shí)候，狀態(tài)252表示校準(zhǔn)。如果狀態(tài)信號(hào)252不表示校準(zhǔn)，則控制信號(hào)212表示沒(méi)有致能并且進(jìn)行步驟325。
在步驟325，帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230接收到表示沒(méi)有致能的控制信號(hào)212。控制信號(hào)失能(例如關(guān)閉)帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230。
在步驟330，帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230接收到表示致能的控制信號(hào)212。控制信號(hào)212致能(例如導(dǎo)通)帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230。在步驟340，時(shí)鐘信號(hào)224通過(guò)時(shí)鐘脈沖門(mén)260輸出到控制系統(tǒng)240。時(shí)鐘脈沖門(mén)接收控制信號(hào)262和時(shí)鐘信號(hào)264?？刂菩盘?hào)262是控制信號(hào)212的延遲的形式。如果控制信號(hào)262表示致能，則時(shí)鐘信號(hào)224和時(shí)鐘信號(hào)264基本相同。如果控制信號(hào)262不表示致能，則時(shí)鐘脈沖門(mén)260被關(guān)閉。
在步驟350，由被致能的帶隙電壓發(fā)生器210產(chǎn)生校準(zhǔn)電壓214。例如，校準(zhǔn)電壓214等于1.25V。在步驟360，由被致能的分壓器230產(chǎn)生分壓參考信號(hào)218。被致能的分壓器230接收參考電壓216和控制信號(hào)212，并輸出分壓參考電壓218。分壓參考電壓218與參考電壓216成比例。例如，比例常數(shù)等于1.25/3.3。
在步驟370，由被致能的比較器220對(duì)校準(zhǔn)電壓214和分壓參考電壓218進(jìn)行比較。比較器220輸出比較信號(hào)222，其表示分壓參考電壓218是否是大于、等于或小于校準(zhǔn)電壓214。
在步驟380，由處于激活模式的控制系統(tǒng)240調(diào)節(jié)晶體管290、292、294和296的狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)240接收比較信號(hào)222和時(shí)鐘信號(hào)224，并輸出控制信號(hào)242。例如，控制信號(hào)242由四條控制位線傳送。晶體管290、292、294和296接收控制信號(hào)242。晶體管290、292、294和296影響參考電壓216、分壓參考電壓218和比較信號(hào)222。控制系統(tǒng)240利用逐次逼近寄存器(SAR)邏輯來(lái)處理比較信號(hào)222并確定控制信號(hào)242。例如，SAR邏輯使用負(fù)反饋處理。根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)224的搏動(dòng)進(jìn)行反饋處理?？刂菩盘?hào)242通過(guò)晶體管290、292、294和296調(diào)節(jié)參考電壓216，并減小分壓電壓信號(hào)218和校準(zhǔn)電壓214之間的差異。換句話說(shuō)，重復(fù)用于產(chǎn)生分壓參考信號(hào)218的步驟360、用于比較校準(zhǔn)電壓214和分壓參考電壓218的步驟370以及用于調(diào)節(jié)晶體管290、292、294和296的狀態(tài)的步驟380，直至SAR邏輯過(guò)程完成。例如，在SAR邏輯處理的開(kāi)始，與電阻器280、282、284和286相關(guān)的總電阻的一半被短路。在另一示例中，如果分壓電壓信號(hào)218大于校準(zhǔn)電壓214，則減小與電阻器280、282、284和286相關(guān)的被短路電阻。因此，Ibias增大。如果分壓電壓信號(hào)218小于校準(zhǔn)電壓214，則增大與電阻器280、282、284和286相關(guān)的被短路電阻。因此，Ibias減小。
在步驟390，當(dāng)分壓電壓信號(hào)218和校準(zhǔn)電壓214之間的差異被最小化時(shí)，SAR邏輯步驟完成?？刂葡到y(tǒng)240存儲(chǔ)控制信號(hào)242，并切換到非激活模式。此外，控制系統(tǒng)240輸出表示SAR邏輯處理完成的狀態(tài)信號(hào)244。表示SAR邏輯處理完成的狀態(tài)信號(hào)244由鎖存器250接收，所述鎖存器250又輸出表示沒(méi)有致能的控制信號(hào)212。例如，對(duì)應(yīng)于“0”的控制信號(hào)212表示沒(méi)有致能，對(duì)應(yīng)于“1”的控制信號(hào)表示致能。
在步驟395，帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230接收表示沒(méi)有致能的控制信號(hào)212。控制信號(hào)212失能(例如關(guān)閉)帶隙電壓發(fā)生器210、比較器220和分壓器230。
本發(fā)明具有各種優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的某些實(shí)施例提高了參考電壓的精度。參考電壓基本等于帶隙電壓。本發(fā)明的一些實(shí)施例明顯減小了處于待機(jī)狀態(tài)的調(diào)壓器的功率消耗。在待機(jī)模式中，帶隙電路和某些其他的部件被關(guān)閉或者是非激活的。例如，待機(jī)電流近似地等于(Vdd-Vtn1-Vtn2-Vtn3-Vod1-Vod2-Vod3)除以與電阻器280、282、284和286相關(guān)的未短路電阻。Vtn1、Vtn2和Vtn3分別表示NMOS晶體管270、272和274的閾值電壓。Vod1、Vod2和Vod3分別表示NMOS晶體管270、272和274的過(guò)激勵(lì)電壓。
還應(yīng)理解，在此所描述的示例和實(shí)施例僅僅是出于說(shuō)明的目的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到根據(jù)這些示例和實(shí)施例的各種修改和變化，并且這些修改和變化將被包括在本申請(qǐng)的精神和范圍和所附權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于提供調(diào)節(jié)電壓電平用參考電壓的裝置，所述裝置包括一個(gè)第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，被配置來(lái)接收一個(gè)第一控制信號(hào)并輸出一個(gè)校準(zhǔn)電壓；一個(gè)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被配置來(lái)接收所述校準(zhǔn)電壓和一個(gè)參考電壓，并輸出一個(gè)第二控制信號(hào)；一個(gè)第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)并輸出所述參考電壓；其中，所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一個(gè)鎖存器系統(tǒng)，所述鎖存器系統(tǒng)被配置來(lái)接收一個(gè)第三控制信號(hào)和一個(gè)第四控制信號(hào)，并輸出所述第一控制信號(hào)；其中，如果所述第三控制信號(hào)與一個(gè)校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)并且所述第四控制信號(hào)與由所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)的完成不相關(guān)聯(lián)，則所述第一控制信號(hào)與一個(gè)第一狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；其中，如果所述第三控制信號(hào)與所述校準(zhǔn)不相關(guān)聯(lián)或者所述第四控制信號(hào)與由所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)的完成相關(guān)聯(lián)，則所述第一控制信號(hào)與一個(gè)第二狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；其中，所述第一狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，而所述第二狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；其中，所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)被配置來(lái)處理與所述校準(zhǔn)電壓和參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息，并且至少基于與所述校準(zhǔn)電壓和所述參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息確定所述第二控制信號(hào)；其中，所述第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)包括一個(gè)第一晶體管，被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；一個(gè)第二晶體管，被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；一個(gè)與所述第一晶體管并聯(lián)的第一電阻器；一個(gè)與所述第二晶體管并聯(lián)的第二電阻器；一個(gè)第三晶體管，被耦合到所述第二電阻器和所述第二晶體管，并被配置來(lái)產(chǎn)生所述參考電壓；其中，所述第二控制信號(hào)與所述第一晶體管的激活狀態(tài)或非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并與所述第二晶體管的激活狀態(tài)或非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的“導(dǎo)通”狀態(tài)相關(guān)，所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)與所述電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的“關(guān)閉”狀態(tài)相關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一晶體管的激活狀態(tài)與所述第一晶體管的“導(dǎo)通”狀態(tài)相關(guān)，所述第一晶體管的非激活狀態(tài)與所述第一晶體管的“關(guān)閉”狀態(tài)相關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，如果所述第二信號(hào)與所述第一晶體管的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，則所述第一電阻器基本上由所述第一晶體管短路。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述參考電壓至少與所述第三晶體管的第一閾值電壓以及在所述第三晶體管的第一漏極和所述第三晶體管的第一源極之間流動(dòng)的偏壓電流相關(guān)聯(lián)，所述偏壓電流與所述第二控制信號(hào)相關(guān)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括一個(gè)耦合到所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的比較系統(tǒng)；其中，所述比較系統(tǒng)被配置來(lái)接收所述校準(zhǔn)電壓和一個(gè)輸入電壓，處理與所述校準(zhǔn)電壓和所述輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息，并輸出一個(gè)至少基于與所述校準(zhǔn)電壓和所述輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息的比較信號(hào)；其中，所述輸入電壓基本上與所述參考電壓成比例；其中，所述比較信號(hào)與復(fù)數(shù)個(gè)比較狀態(tài)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)；其中，所述復(fù)數(shù)個(gè)比較狀態(tài)包括所述校準(zhǔn)電壓大于所述輸入電壓、所述校準(zhǔn)電壓等于所述輸入電壓、以及所述校準(zhǔn)電壓小于所述輸入電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括一個(gè)分壓器，其被耦合到所述比較系統(tǒng)，并被配置來(lái)接收所述參考電壓且輸出所述輸入電壓。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括一個(gè)耦合到所述比較系統(tǒng)的控制系統(tǒng)；其中，所述控制系統(tǒng)被配置來(lái)接收所述比較信號(hào)，處理與所述比較信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息，并至少基于與所述比較信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息確定所述第二控制信號(hào)；其中，所述控制系統(tǒng)被配置來(lái)輸出所述第四控制信號(hào)；所述第四控制信號(hào)與所述電壓調(diào)節(jié)的完成相關(guān)聯(lián)或者與所述電壓調(diào)節(jié)的完成不相關(guān)聯(lián)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述控制系統(tǒng)與跟逐次逼近寄存器有關(guān)的算法相關(guān)聯(lián)。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括一個(gè)耦合到所述控制系統(tǒng)的時(shí)鐘脈沖門(mén)；其中，所述時(shí)鐘脈沖門(mén)被配置來(lái)接收一個(gè)第五控制信號(hào)和一個(gè)第一時(shí)鐘信號(hào)，并輸出一個(gè)第二時(shí)鐘信號(hào)；其中，所述第五時(shí)鐘信號(hào)基本上是所述第一控制信號(hào)的一個(gè)延遲復(fù)制形式；其中，如果所述第五控制信號(hào)與所述第一狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，則所述第二時(shí)鐘信號(hào)基本上與所述第一時(shí)鐘信號(hào)相同。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)還包括一個(gè)第四晶體管，被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；一個(gè)第五晶體管，被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；一個(gè)與所述第四晶體管并聯(lián)的第三電阻器；一個(gè)與所述第五晶體管并聯(lián)的第四電阻器；一個(gè)耦合到所述第三晶體管的第六晶體管；一個(gè)耦合到所述第六晶體管的第七晶體管。
12.一種用于提供調(diào)節(jié)電壓電平用參考電壓的方法，所述方法包括接收一個(gè)第一控制信號(hào)，所述第一控制信號(hào)與一個(gè)校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)或不相關(guān)聯(lián)；處理與所述第一控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述第一控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息產(chǎn)生一個(gè)第二控制信號(hào)，其中所述第二控制信號(hào)與第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)或者與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；如果所述第二控制信號(hào)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，則使所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)和耦合到所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)去激活；如果所述第二控制信號(hào)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，則進(jìn)行校準(zhǔn)處理；其中所述校準(zhǔn)處理包括激活所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)和所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一個(gè)鎖存器系統(tǒng)；響應(yīng)于所述第二控制信號(hào)而產(chǎn)生一個(gè)校準(zhǔn)電壓；處理與所述校準(zhǔn)電壓和一個(gè)參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述校準(zhǔn)電壓和所述參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息而產(chǎn)生一個(gè)第三控制信號(hào)；處理與所述第三控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述第三控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息而產(chǎn)生所述參考電壓；產(chǎn)生一個(gè)與所述校準(zhǔn)處理的完成相關(guān)聯(lián)的第四控制信號(hào)；使所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)和所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)去激活。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述產(chǎn)生第三控制信號(hào)的步驟包括處理與所述參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息而產(chǎn)生輸入電壓，所述輸入電壓基本上與所述參考電壓成比例；處理與所述校準(zhǔn)電壓和所述輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述校準(zhǔn)電壓和所述輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息而產(chǎn)生比較信號(hào)，所述比較信號(hào)與復(fù)數(shù)個(gè)比較狀態(tài)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)；其中，所述復(fù)數(shù)個(gè)比較狀態(tài)包括所述校準(zhǔn)電壓大于所述輸入電壓、所述校準(zhǔn)電壓等于所述輸入電壓、以及所述校準(zhǔn)電壓小于所述輸入電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述產(chǎn)生第三控制信號(hào)的步驟還包括處理與所述比較信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述比較信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息而確定所述第三控制信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述處理與所述比較信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息的步驟跟與逐次逼近寄存器相關(guān)聯(lián)的算法有關(guān)。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述至少基于與所述第三控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息而產(chǎn)生參考電壓的步驟包括響應(yīng)于所述第三控制信號(hào)激活或去激活一個(gè)第一晶體管；響應(yīng)于所述第三控制信號(hào)激活或去激活一個(gè)第二晶體管；其中，所述第三控制信號(hào)與所述第一晶體管的激活狀態(tài)或非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并與所述第二晶體管的激活狀態(tài)或非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；其中，所述參考電壓至少與所述第三晶體管的一個(gè)第一閾值電壓以及在所述第三晶體管的第一漏極和所述第三晶體管的第一源極之間流動(dòng)的一個(gè)偏壓電流相關(guān)聯(lián)；其中所述偏壓電流與所述第三控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述產(chǎn)生與所述校準(zhǔn)處理的完成相關(guān)聯(lián)的一個(gè)第四控制信號(hào)的步驟包括減小所述輸入電壓和所述校準(zhǔn)電壓之間的差異；存儲(chǔ)與所述第三控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述使第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)和電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)去激活的步驟包括處理與所述第四控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息；至少基于與所述第四控制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息而產(chǎn)生所述第二控制信號(hào)，所述第二控制信號(hào)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。
19.一種用于提供調(diào)節(jié)電壓電平用參考電壓的裝置，所述裝置包括一個(gè)第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，被配置來(lái)接收一個(gè)第一控制信號(hào)并輸出一個(gè)校準(zhǔn)電壓；一個(gè)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其被配置來(lái)接收所述校準(zhǔn)電壓和一個(gè)參考電壓，并輸出一個(gè)第二控制信號(hào)；一個(gè)第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，其被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)并輸出所述參考電壓；其中，所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一個(gè)鎖存器系統(tǒng)，所述鎖存器系統(tǒng)被配置來(lái)接收一個(gè)第三控制信號(hào)和一個(gè)第四控制信號(hào)，并輸出所述第一控制信號(hào)；其中，如果所述第三控制信號(hào)與校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)并且所述第四控制信號(hào)與由所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)的完成不相關(guān)聯(lián)的話，則所述第一控制信號(hào)與第一狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；其中，如果所述第三控制信號(hào)沒(méi)有與所述校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)或者所述第四控制信號(hào)與由所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的電壓調(diào)節(jié)的完成相關(guān)聯(lián)的話，則所述第一控制信號(hào)與第二狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；其中，所述第一狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，所述第二狀態(tài)與所述第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的非激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；其中，所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)被配置來(lái)處理與所述校準(zhǔn)電壓和參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息，并且至少基于與所述校準(zhǔn)電壓和所述參考電壓相關(guān)聯(lián)的信息確定所述第二控制信號(hào)；其中，所述第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)包括一個(gè)第一晶體管，被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；一個(gè)第二晶體管，被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)；一個(gè)與所述第一晶體管并聯(lián)的第一電阻器；一個(gè)與所述第二晶體管并聯(lián)的第二電阻器；一個(gè)第三晶體管，被耦合到所述第二電阻器和所述第二晶體管，并被配置來(lái)產(chǎn)生所述參考電壓；其中，所述第二控制信號(hào)與所述第一晶體管的“導(dǎo)通”狀態(tài)或“關(guān)閉”狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并與所述第二晶體管的“導(dǎo)通”狀態(tài)或“關(guān)閉”狀態(tài)相關(guān)聯(lián)；其中，如果所述第二信號(hào)與所述第一晶體管的激活狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的話，則所述第一電阻器基本上由所述第一晶體管短路。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述參考電壓至少與所述第三晶體管的第一閾值電壓以及在所述第三晶體管的第一漏極和所述第三晶體管的第一源極之間流動(dòng)的偏壓電流相關(guān)聯(lián)，所述偏壓電流與所述第二控制信號(hào)相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種裝置，用于提供用于調(diào)節(jié)電壓電平的參考電壓。所述裝置包括第一電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，被配置來(lái)接收第一控制信號(hào)并輸出校準(zhǔn)電壓；電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被配置來(lái)接收所述校準(zhǔn)電壓和參考電壓，并輸出第二控制信號(hào)；以及第二電壓產(chǎn)生系統(tǒng)，被配置來(lái)接收所述第二控制信號(hào)并輸出所述參考電壓。所述電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括鎖存器系統(tǒng)，所述鎖存器系統(tǒng)被配置來(lái)接收第三控制信號(hào)和第四控制信號(hào)，并輸出第一控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1749904SQ20041006651
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者羅文哲 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司