专利名称:芯片上电源调节器的利记博彩app
技术领域:
一般而言,本发明的至少一些实施例涉及电源调节器,且更具体但不独占地涉及集成在集成电路芯片上的电源调节器。
背景技术:
集成电路可将不同类型的电路集成在单个芯片上以增加集成度。举例来说,集成电路芯片可包括集成模拟电路、数字电路、存储器和/或输入输出(IO)电路等。
不同类型的集成电路可使用不同电源电压。因此,集成电路芯片可能需要不同的电源电压用于芯片的不同部分。
举例来说,对于集成电路的内部数字核心而言,可优选使用低电源电压。短沟道长度可用于减少晶粒大小和/或增加速度。与短沟道长度的使用相关联的是薄栅氧化物厚度,其需要低电源电压。因此,集成电路上的数字电路需要的电压可能比在相同集成电路上实施的模拟电路需要的电压低。
另外,在互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑中实施的数字电路的功率消耗近似与其电源电压的平方成比例。低电源电压可用于降低集成数字电路的功率消耗。
可以与集成电路芯片的集成数字核心的电源电压不同的电源电压来使输入输出(IO)电路和模拟电路运行。输入输出(IO)电路和模拟电路需要直接与进入集成电路芯片或从集成电路芯片发出的信号进行界面连接。离开集成电路芯片的信号可具有不同共模电压、大电压摆幅等。通常,与集成电路的集成数字电路核心相比,输入输出(IO)电路和模拟电路以更高的电源电压运行。
为了满足集成电路的多种电源的要求,芯片外电源调节器通常用于为集成电路提供不同电源电压。Philips TDA10023(Philips Semiconductor,TDA10023 www.philips.com)是此类实例。另一实例为Zarlink ZL10210,2005年发布的数据表。
发明内容
本文描述具有芯片上电源调节器的集成电路芯片,且所述芯片上电源调节器具有可编程性和初始化状态。
根据本发明的一个实施例,集成电路包括初始化电路,其在对集成电路加电期间确立初始化信号;控制电路,其耦合到所述初始化电路;和电源调节器,其耦合到所述控制电路,当确立所述初始化信号时,所述电源调节器将第一电压提供到控制电路(和在一个实施例中的数字核心),当没有确立初始化信号时,电源调节器根据来自控制电路的控制信号将第二电压提供到控制电路(和数字核心)。
根据本发明的一个实施例,集成电路在单个芯片上实施,且可进一步包括数字电视解调器。所述数字电视解调器包含数字电路和模拟电路。通过使用互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑来实施数字电路。电源调节器将一个电压提供到数字电路,且将一个电压提供到模拟电路。提供到数字电路的电压通常低于提供到模拟电路的电压。提供到数字电路的电压可根据来自控制电路的控制信号而调节,在一个实施例中,控制电路本身就是数字电路。
根据本发明的一个实施例,当没有确立初始化信号时,电源调节器针对数字电路将其电压从第一电压变成第二电压。
根据本发明的一个实施例,电源调节器包含负载模拟器;主驱动器,其将电压提供到所述负载模拟器;比较器,其基于参考电压与提供到负载模拟器的电压之间的差异而产生控制信号,其中所述参考电压受控制逻辑控制;从驱动器(slave driver),其提供输出电压;其中来自所述比较器的控制信号控制所述主驱动器和所述从驱动器。负载模拟器包含至少一个数字门(digital gate)。参考电压是在集成电路上产生的。
根据本发明的一个实施例,集成电路包括用于在对集成电路加电期间确立初始化信号的构件;用于产生控制信号的构件;用于在确立初始化信号时提供第一电压以产生控制信号且在没有确立初始化信号不时根据控制信号来提供第二电压的构件。集成电路在单个芯片上实施;且可对控制信号进行编程以调节所提供的产生控制信号的电压调节。
根据本发明的一个实施例,集成电路进一步包括用于减少提供到集成电路上的数字电路的电压和提供到集成电路上的模拟电路的电压的变化的构件。模拟电路包括增益放大器,模拟到数字转换器(ADC),参考、偏置和时钟电路;且数字电路包含正交振幅调制(QAM)解调器。
根据本发明的一个实施例,在集成电路上实施一方法,所述方法包括在对集成电路加电期间确立初始化信号;产生控制信号;和当确立初始化信号时,将第一电压提供到集成电路的数字电路,且当没有确立初始化信号时,根据控制信号将第二电压提供到数字电路。
根据本发明的一个实施例,所述方法进一步包括通过使用负载模拟器来减少电压的变化,所述变化归因于制造方法、温度、提供到集成电路的电源电压中至少一者。
本发明包括方法和执行这些方法的装置,包括执行这些方法的数据处理系统,和计算机可读媒体,其在数据处理系统上执行时,会使系统执行这些方法。
本发明的其它特征将通过附图和随后的详细描述而变得明显。
以实例的方式说明本发明,且本发明不限于附图中的图,在附图中,相同的参考标记指示相同的元件。
图1展示根据本发明的一个实施例的具有电源调节器的集成电路芯片;图2展示根据本发明的一个实施例的集成数字电视解调器;图3展示根据本发明的一个实施例的电源调节器的一部分和控制电路;图4展示根据本发明的一个实施例的在集成电路芯片上实施的方法。
具体实施例方式
以下描述内容和图式是说明本发明且不应理解为限制本发明。描述大量具体细节以提供对本发明的全面理解。然而,在某些情况下,为了避免使本发明的描述内容含糊不清,不描述众所周知或常规的细节。对本揭示内容中的一个或一实施例的参考不必是对相同实施例的参考;且此类参考表示至少一个。
本发明的一个实施例为多电源集成电路提供供电方案,其中单个芯片含有集成电源调节器,其具有加电初始化状态和可编程性。
本发明的一个实施例使用芯片上电源调节器以将多个电源电压提供到集成电路。当使用芯片上电源调节器时,可通过减少提供到集成电路的电源电压的数目来减少集成电路的针脚数。当用于提供多个电源电压的芯片外电源调节器被芯片上电源调节器取代时,可简化板层电路设计。
另外,在本发明的一个实施例中,芯片上电源调节器可用于调节供应到集成电路芯片上的数字电路的电源电压。可通过增加电源电压来提高电路(例如数字电路)的速度。可通过降低电源电压来减少电路(例如数字电路)的功率消耗。因此,可通过动态地调节电源电压来动态地最优化数字电路的性能。此外,调节电源电压可用于芯片调试或测试。
本发明的一个实施例在集成电路芯片上使用芯片上电源调节器,以基于提供到集成电路芯片的一个电源电压来提供多个电源电压。可对集成芯片上电源调节器进行编程以调节电源调节器的输出电压中的一者或一者以上。
在本发明的一个实施例中,加电初始化电路集成在具有芯片上电源调节器的集成电路芯片上,以控制芯片上电源调节器和集成电路上的其它电路的初始化状态。因此,芯片上电源调节器具有加电初始化状态和可编程性以将可调节的多个电源电压提供到集成电路上的电路,所述可调节的多个电源电压例如是提供到数字电路核心、模拟电路和/或I/O电路的不同电源电压。
混合信号集成电路的不同部分可使用不同电源电压。混合信号集成电路将模拟和数字电路组合在相同的芯片上。举例来说,可利用混合信号集成电路来实施很多应用,例如手机的无线电系统、DVD(数字视频盘或数字通用盘)的读取数据路径和激光雪橇控制逻辑(laser sled control logic)、或DTV(数字电视)系统的接收器部分等。可将一些应用设计成芯片上系统(SoC),其可包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、RAM和ROM。
图1展示根据本发明的一个实施例的具有电源调节器的集成电路芯片。在图1中,初始化电路(109)产生信号以确保为集成电路芯片(110)的其它部分提供合适的加电条件;且可编程控制电路(107)提供灵活性以调节电源电压。
如图1中所示,集成电路芯片(110)上的集成电源调节器(101)将经调节的电源电压提供到集成电路芯片(110)上的各种电路区块,例如模拟电路(103)、数字电路(105)、可编程控制电路(107)和初始化电路(109)。在一个实施例中,可共用提供到105、107和/或109的电源。
在图1中,集成电路芯片(110)接收电源电压以给电源调节器(101)供电,电源调节器(101)可产生多个电源电压和/或可调节电源电压。
在图1中,电源调节器(101)接收来自控制电路(107)和初始化电路(109)的控制信号和初始化信号。电源调节器(101)可经由控制电路(107)接收来自初始化电路(109)的初始化信号,或视情况直接从初始化电路(109)接收初始化信号。
在图1中,可编程控制电路(107)由电源调节器供电;且可编程控制电路(107)可调节由电源调节器(101)提供的电源电压以给可编程控制电路(107)供电。
在加电时,初始化区块产生初始化信号,以为集成电路芯片(110)上的一个或一个以上电路区块确立合适的启动条件,所述初始化信号可以是具有一定宽度的脉冲。
在图1中,在加电期间,电源调节器(101)和可编程控制电路(107)经配置以用于合适的初始化,从而电源调节器(101)与可编程控制电路(107)之间的避免锁闭状态或竞争情况。在初始化后,电源调节器(101)能够调节提供到可编程控制电路(107)的电压输出,可编程控制电路(107)接着能控制电源调节器(101)以改变电压输出。
举例来说,在由初始化电路(109)确立初始化信号的初始化周期期间,不管从可编程控制电路(107)接收到的控制信号,电源调节器经配置以将默认电压输出到可编程控制电路(107)。举例来说,当确立初始化信号时,电源调节器可忽略来自可编程控制电路(107)的控制信号。或者,当确立初始化信号时,可编程控制电路(107)可经配置以产生默认控制信号,其使电源调节器(101)将默认电压提供到可编程控制电路(107)。因此,当可编程控制电路(107)在初始化周期期间产生无效的控制信号时,电源调节器仍可将一默认电压(多个默认电压)输出到各种电路区块以确保适当的初始化。
在本发明的一个实施例中,控制电路为电源调节器提供可编程性。举例来说,可编程控制电路(107)可包括若干寄存器位。在初始化后,可改变所述寄存器位的输出以控制电源调节器的输出电压(多个输出电压)。寄存器位可实时调节,使得集成电路芯片(110)具有在芯片的功率与速度之间权衡的灵活性。举例来说,集成电路芯片(110)可增加用于数字电路(105)的电源电压以增加数字处理的速度,或减少用于数字电路(105)的电源电压以降低数字处理的功率消耗。还可在集成电路芯片(110)的调试和测试期间使用可编程性。
在一个实施例中,集成电路芯片(110)可包括可编程时钟产生器(图1中未展示)。时钟产生器可部分地通过使用数字电路来实施,且部分地通过使用模拟电路来实施。在一个实施例中,调节器的输出电压中的至少一者由来自可编程时钟产生器的数字区块来控制,而时钟产生器由电源调节器来供电。
在一个实施例中,将芯片上电源调节器(110)放置在环绕数字核心的电源总线的下方,以减少对晶粒大小的影响。
图2展示根据本发明的一个实施例的集成数字电视解调器。在图2中,数字电视解调器(203)包括集成在集成电路芯片(209)上的模拟电路和数字电路。电源调节器(201)将经调节的电源电压提供到数字电视解调器(203)、时钟产生器(211)、可编程控制电路(205)和初始化电路(207)。可对控制电路(205)进行编程以控制时钟产生器(211)和电源调节器(201)。可对控制电路(205)进行编程以调节由时钟产生器(211)产生的时钟信号的频率和由电源调节器(201)供应的电压。控制电路(205)由电源调节器(201)来供电,且根据来自时钟产生器(211)的时钟信号被时钟化。当由初始化电路(207)确立初始化信号时,电源调节器(201)产生默认电源电压以提供到时钟产生器(211);且时钟产生器(211)以默认频率产生时钟信号。当没有确立初始化信号时,时钟信号可用于自适应地控制电源调节器,以调节来自电源调节器(201)的经调节的电源电压和或由时钟产生器(211)产生的时钟信号的频率。
在一个实施例中,数字电视解调器(203)包括数字电路和模拟电路。通过使用互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑来实施数字电视解调器(203)的数字电路。电源调节器将不同电压提供到数字电视解调器(203)的数字电路和模拟电路。在一个实施例中,提供到数字电视解调器(203)的数字电路的电压可低于提供到数字电视解调器(203)的模拟电路的电压。基于输入到集成电路的相同电源电压,电源调节器(201)将不同电压提供到数字电路和模拟电路。
在一个实施例中,数字电视解调器(203)包括正交振幅调制(QAM)解调器;且模拟电路包括增益放大器,模拟到数字转换器(ADC),参考、偏置和时钟电路。
图3展示根据本发明的一个实施例的电源调节器的一部分和控制电路。在图3中,将由参考电压产生器(303)产生的参考电压提供到比较器(305)。
基于参考电压产生器(303)的输出与主驱动器(307)的输出之间的差异,比较器(305)产生控制信号以控制主驱动器(307)和从驱动器(309)。来自比较器(305)的相同控制信号用于从驱动器(309)和主驱动器(307)两者,使得从驱动器(309)的输出跟踪主驱动器(307)的输出。
由比较器(305)产生的控制信号用于最小化参考电压产生器(303)的输出与主驱动器(307)的输出之间的差异。因此,主驱动器(307)的输出跟踪参考电压;且从驱动器(309)的输出跟踪主驱动器(307)的输出。
在图3中,主驱动器(307)驱动负载模拟器(311),其模拟由从驱动器(309)驱动的负载的某些方面。负载模拟器(311)与由从驱动器(309)驱动的电路相同的集成电路芯片上实施,使得工作频率、数据转变模式、制造方法和工作温度等方面的变化反映在负载模拟器上。负载模拟器的使用大大减少了从驱动器(309)的输出电压由于方法、温度和电源电压(PVT)而引起的变化。
由于方法、温度和电源电压(PVT)的变化,从调节器汲取的平均电流可存在较大变化。以常规方式来维持受良好控制的输出电压将要求调节器在低频率时具有非常小的输出阻抗。图2中负载模拟器的使用不需要增加MOS装置的宽对长的比率。在一个实施例中,通过使用负载模拟器来跟踪具有PVT变化和可编程性的实际负载,集成电路芯片在非常低的频率时不需要具有非常低的输出阻抗。
在一个实施例中,通过使用与由从驱动器(309)驱动的数字电路类似的若干个数字门来实施负载模拟器。在一个实施例中,通过使用时钟化的数字门来实施负载模拟器。
在图3中,可选反馈可经由控制电路(301)从从驱动器(309)的输出中得到。此类反馈可用于进一步减少主驱动器与从驱动器之间的失配。
控制电路(301)可调节参考电压产生器(303)和负载模拟器(311)的输出,以调节从驱动器的输出。
图4展示根据本发明的一个实施例的在集成电路芯片上实施的方法。在图4中,在初始化周期期间,产生初始化信号(401)以响应于对电源调节器加电。从电源调节器将第一电压提供(403)到集成电路芯片的数字电路(包括控制电路)以响应于初始化周期期间的初始化信号。在初始化周期后,由电源调节器将数字电路的第一电压变成(405)第二电压以响应于来自控制电路的控制信号。
因此,本发明的至少一个实施例为使用多个电源电压的集成电路(多电源IC)提供电源方案,其中可编程电源调节器集成在IC上。在一个实施例中,芯片上电源调节器具有加电初始化状态和可编程性,且提供对在多个经调节的电源电压下运行的电路的速度/功率进行调节的构件。
将电源调节器集成在集成电路芯片上免除芯片外电源调节器的使用,且因此以板层来减少针脚数和物料清单(BOM)。
在前述说明书中,已参考本发明的特定示范性实施例描述了本发明。显然,在不脱离以上权利要求书中所陈述的本发明的更广泛的精神和范畴的情况下,可对本发明作各种修改。因此,以说明性意义而非限制性意义来看待说明书和图式。
权利要求
1.一种集成电路,其包含一初始化电路,其在对所述集成电路加电期间确立一初始化信号;一控制电路,其耦合到所述初始化电路;和一电源调节器,其耦合到所述控制电路,当确立所述初始化信号时,所述电源调节器将一第一电压提供到所述控制电路,当没有确立所述初始化信号时,所述电源调节器根据来自所述控制电路的一控制信号将一第二电压提供到所述控制电路。
2.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述集成电路在单个芯片上实施。
3.根据权利要求2所述的集成电路,其进一步包含;一数字电视解调器。
4.根据权利要求3所述的集成电路,其中所述数字电视解调器包含一数字电路和一模拟电路。
5.根据权利要求4所述的集成电路,其中通过使用互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑来实施所述数字电路。
6.根据权利要求4所述的集成电路,其中所述电源调节器将一个电压提供到所述数字电路且将一个电压提供到所述模拟电路。
7.根据权利要求6所述的集成电路,其中提供到所述数字电路的所述电压低于提供到所述模拟电路的所述电压。
8.根据权利要求6所述的集成电路,其中提供到所述数字电路的所述电压可根据来自所述控制电路的一控制信号而调节。
9.根据权利要求8所述的集成电路,其中所述控制电路是一数字电路。
10.根据权利要求1所述的集成电路,其进一步包含一时钟产生器。
11.根据权利要求10所述的集成电路,其中当没有确立所述初始化信号时,所述电源调节器将所述第一电压变成所述第二电压。
12.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述电源调节器包含一负载模拟器;一主驱动器,其将一电压提供到所述负载模拟器;一比较器,其基于一参考电压与提供到所述负载模拟器的所述电压之间的一差异来产生一控制信号,其中所述参考电压受控制逻辑控制;一从驱动器,其提供一输出电压;其中来自所述比较器的所述控制信号控制所述主驱动器和所述从驱动器。
13.根据权利要求12所述的集成电路,其中所述负载模拟器包含至少一个数字门。
14.根据权利要求13所述的集成电路,其中所述参考电压是在所述集成电路上产生的。
15.一种集成电路,其包含用于在对所述集成电路加电期间确立一初始化信号的构件;用于产生一控制信号的构件;用于在确立所述初始化信号时提供一第一电压以产生所述控制信号且在没有确立所述初始化信号时根据所述控制信号提供一第二电压的构件。
16.根据权利要求15所述的集成电路,其中所述集成电路在单个芯片上实施;且可对所述控制信号进行编程以调节所提供的产生所述控制信号的一电压。
17.根据权利要求15所述的集成电路,其进一步包含用于减少提供到所述集成电路上的一数字电路的一电压和提供到所述集成电路上的一模拟电路的一电压的一变化的构件。
18.根据权利要求17所述的集成电路,其中所述模拟电路包含一增益放大器,模拟到数字转换器(ADC),参考、偏置和时钟电路;且所述数字电路包含一正交振幅调制(QAM)解调器。
19.一种在一集成电路上实施的方法,所述方法包含在对所述集成电路加电期间确立一初始化信号;产生一控制信号;和当确立所述初始化信号时将一第一电压提供到所述集成电路的一数字电路,且当没有确立所述初始化信号时根据所述控制信号将一第二电压提供到所述数字电路。
20.根据权利要求19所述的方法,其进一步包含通过使用一负载模拟器来减少一电压的一变化,所述变化归因于制造方法、温度、提供到所述集成电路的电源电压中至少一者。
全文摘要
本发明提供具有芯片上电源调节器的集成电路芯片,且所述芯片上电源调节器具有可编程性和初始化状态。在一个实施例中,一集成电路包括一初始化电路,其在对所述集成电路加电期间确立一初始化信号;一控制电路,其耦合到所述初始化电路;和一电源调节器,其耦合到所述控制电路,当确立所述初始化信号时,所述电源调节器将一第一电压提供到所述控制电路,当没有确立所述初始化信号时,所述电源调节器根据来自所述控制电路的一控制信号将一第二电压提供到所述控制电路。在一个实施例中,所述集成电路包括一数字电视解调器。
文档编号H04N5/455GK101090467SQ200610104100
公开日2007年12月19日 申请日期2006年8月1日 优先权日2006年6月13日
发明者斯笑岷, 杨崇和, 戴光耀 申请人:澜起科技(上海)有限公司