本發(fā)明有關(guān)于一種動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器(dynamic voltage scaling regulator)，更具體地，是關(guān)于一種集成電路(integrated circuit，IC)的集成電路、動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器與動(dòng)態(tài)電壓縮放方法。

背景技術(shù)：

電壓調(diào)節(jié)器存在于各種系統(tǒng)中，用來提供系統(tǒng)內(nèi)電路的調(diào)節(jié)過的電壓。

一般來說，需要在各種不同的負(fù)載以及不同的操作頻率下提供穩(wěn)定的調(diào)節(jié)過的電壓。換句話說，一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器用來給電子設(shè)備提供并維持恒定電壓，例如低壓降(low dropout，LDO)電壓調(diào)節(jié)器，其為一個(gè)直流線性(DC linear)電壓調(diào)節(jié)器，具有非常小輸入-輸出差動(dòng)電壓以及相對(duì)小的輸出噪聲。

一般來說，調(diào)節(jié)器具有一個(gè)缺點(diǎn)是它在調(diào)節(jié)器的負(fù)載從多變少(或者變到零負(fù)載)的時(shí)候不能及時(shí)回應(yīng)。在這樣的情況下，IR降的減小會(huì)使調(diào)節(jié)器的輸出電壓超過負(fù)載需要的電壓。這種過度的輸出電壓會(huì)導(dǎo)致不必要的負(fù)載功耗。

因此，需要一種能根據(jù)IR降動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)的低壓降調(diào)節(jié)器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明為了解決調(diào)節(jié)器的負(fù)載從多變少的時(shí)候不能及時(shí)回應(yīng)的 技術(shù)問題，特提供一種新的集成電路、動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器與動(dòng)態(tài)電壓縮放方法。

本發(fā)明提供一種集成電路，包含：知識(shí)產(chǎn)權(quán)模塊；以及動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器，提供輸出信號(hào)給該知識(shí)產(chǎn)權(quán)模塊，并包含：晶片上低壓降調(diào)節(jié)器，根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生該輸出信號(hào)；電流傳感器，耦接到該晶片上低壓降調(diào)節(jié)器與該知識(shí)產(chǎn)權(quán)模塊，根據(jù)該輸出信號(hào)的電流提供偵測(cè)信號(hào)；以及控制單元，耦接到該電流傳感器與該晶片上低壓降調(diào)節(jié)器，根據(jù)該偵測(cè)信號(hào)提供該控制信號(hào)給該晶片上低壓降調(diào)節(jié)器，其中回應(yīng)于該輸出信號(hào)的該電流的變化，該晶片上低壓降調(diào)節(jié)器根據(jù)該控制信號(hào)調(diào)節(jié)該輸出信號(hào)的電壓值。

本發(fā)明另提供一種動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器，提供輸出信號(hào)給知識(shí)產(chǎn)權(quán)模塊，包含：晶片上低壓降調(diào)節(jié)器，根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生該輸出信號(hào)；電流傳感器，監(jiān)控該輸出信號(hào)的電流來提供偵測(cè)信號(hào)；以及控制單元，根據(jù)該偵測(cè)信號(hào)提供該控制信號(hào)，其中當(dāng)該偵測(cè)信號(hào)指示該輸出信號(hào)的該電流小于特定值，該控制單元提供該控制信號(hào)給該晶片上低壓降調(diào)節(jié)器，以減小該輸出信號(hào)的電壓值。

本發(fā)明另提供一種動(dòng)態(tài)電壓縮放方法，包含：使用晶片上低壓降調(diào)節(jié)器，根據(jù)控制單元的控制信號(hào)，提供輸出信號(hào)給知識(shí)產(chǎn)權(quán)模塊；使用電流傳感器，監(jiān)控該輸出信號(hào)的電流來提供偵測(cè)信號(hào)，該偵測(cè)信號(hào)指示該輸出信號(hào)的該電流的變化；以及回應(yīng)于該輸出信號(hào)的該電流的該變化來縮放該輸出信號(hào)的電壓值。

本發(fā)明的集成電路、動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器與動(dòng)態(tài)電壓縮放方法能夠?qū)崿F(xiàn)較低功耗。

本發(fā)明的這些及其他的目的對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在閱讀了下述優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明以后是很容易理解和明白的，所述優(yōu)選實(shí)施例 通過多幅圖予以揭示。

附圖說明

圖1顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的集成電路100的示意圖。

圖2A顯示圖1的輸出信號(hào)Sout的電源分配網(wǎng)絡(luò)210的示意圖。

圖2B顯示如圖2A所示的終端N1的輸出信號(hào)Sout的電流值。

圖2C顯示圖2A的終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電壓值。

圖2D顯示圖2A的終端N2的輸出信號(hào)Sout的電壓值。

圖3A顯示圖2A中的終端N1的輸出信號(hào)Sout的電流值的另一實(shí)施例的示意圖。

圖3B顯示圖2A的終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電壓值的另一實(shí)施例。

圖4顯示圖2A的終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電壓值的另一示意圖。

圖5顯示集成電路的動(dòng)態(tài)電壓縮放方法。

具體實(shí)施方式

本說明書及權(quán)利要求書使用了某些詞語(yǔ)代指特定的組件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的是，制造商可能使用不同的名稱代指同一組件。本文件不通過名字的差別，而通過功能的差別來區(qū)分組件。在以下的說明書和權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)“包括”是開放式的，因此其應(yīng)理解為“包括，但不限于...”。

圖1顯示根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的集成電路(IC)100的示意圖。IC100包含至少一動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110，以及至少一知識(shí)產(chǎn)權(quán)(intellectual property，IP)模塊150。動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110能夠提供輸出信號(hào)Sout給IP模塊150作為IP模塊150的供電電壓。需要注意的是，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110與IP模塊150都實(shí)施在一個(gè)芯片內(nèi)。而且，IP模塊150可以是功能模塊(例如，處理器，GPU，調(diào)制解調(diào)器等)或存儲(chǔ)模塊(例如RAM，ROM等)。在其他實(shí)施例中，IC包含多個(gè)動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110及多個(gè)對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110的IP模塊150，其中每個(gè)動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110能夠提供輸出信號(hào)Sout給對(duì)應(yīng)的IP模塊150作為供電電壓對(duì)應(yīng)IP模塊150的供電電壓。動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110包含晶片上(on-die)低壓降調(diào)節(jié)器120，電流傳感器130與控制單元140。晶片上低壓降調(diào)節(jié)器120根據(jù)控制單元140的控制信號(hào)產(chǎn)生輸出信號(hào)Sout，輸出信號(hào)Sout的電壓值根據(jù)控制信號(hào)Sctrl來確定。電流傳感器130耦接到晶片上低壓降調(diào)節(jié)器120與IP模塊150。電流傳感器130能夠偵測(cè)/監(jiān)控輸出信號(hào)Sout的電流值，并提供偵測(cè)信號(hào)Ssense給控制單元140。在實(shí)施例中，偵測(cè)信號(hào)Ssense指示輸出信號(hào)Sout的電流值的變化(variation)。根據(jù)偵測(cè)信號(hào)Ssense，控制單元140提供控制信號(hào)Sctrl給晶片上低壓降調(diào)節(jié)器120，以對(duì)應(yīng)偵測(cè)到的電壓輸出信號(hào)Sout的電流值的變化來調(diào)整輸出信號(hào)Sout的值。在本實(shí)施例中，偵測(cè)信號(hào)Ssense是模擬信號(hào)，控制單元140包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)145，其能夠?qū)蓽y(cè)信號(hào)Ssense轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)Sctrl。控制信號(hào)Sctrl是具有N比特的數(shù)字信號(hào)，控制信號(hào)Sctrl的比特?cái)?shù)量根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況確定。舉例來說，輸出信號(hào)Sout的電壓值可以隨著控制信號(hào)Sctrl的比特?cái)?shù)量增加而增加。

在圖1中，晶片上低壓降調(diào)節(jié)器120提供輸出信號(hào)Sout給IP模塊150作為IP模塊150的供電電壓。因此，輸出信號(hào)Sout的電流值是對(duì)應(yīng)IP模塊150的負(fù)載電流。如果偵測(cè)信號(hào)Ssense指示輸出信號(hào)Sout的電流值減小，控制單元140確定IP模塊150的功耗減少。因此，控制單元140 提供控制信號(hào)Sctrl給晶片上調(diào)節(jié)器120，以減少輸出信號(hào)Sout的電壓值。相反地，如果偵測(cè)信號(hào)Ssense指示輸出信號(hào)Sout的電流值增加，控制單元140確定IP模塊150的功耗增加。因此，控制單元140提供控制信號(hào)Sctrl給晶片上調(diào)節(jié)器120，以增加輸出信號(hào)Sout的電壓值。根據(jù)偵測(cè)的輸出信號(hào)Sout的電流值，通過動(dòng)態(tài)地縮放/調(diào)整輸出信號(hào)Sout的電壓值，減少了IR降，也減少了IC 100的功率消散。

圖2A顯示圖1的輸出信號(hào)Sout的電源分配網(wǎng)絡(luò)(power delivery network)210的示意圖。在圖2A中，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110通過電源分配網(wǎng)絡(luò)210提供輸出信號(hào)Sout給IP模塊150。電源分配網(wǎng)絡(luò)210耦接在終端N1與終端N2之間，其中終端N1是動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110的輸出終端，而終端N2是IP模塊150的輸入終端。電源分配網(wǎng)絡(luò)210由多個(gè)在動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110的終端N1與IP模塊150的終端N2之間的傳輸線(transmission traces)所組成。

圖2B顯示如圖2A所示的終端N1的輸出信號(hào)Sout的電流值，其為如圖1電流傳感器130偵測(cè)的輸出信號(hào)Sout的電流值。而且，圖2C顯示圖2A的終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電壓值，輸出信號(hào)Sout的電壓值是由圖1的晶片上低壓降調(diào)節(jié)器120所提供。并且，圖2D顯示圖2A的終端N2的輸出信號(hào)Sout的電壓值的例子，輸出信號(hào)Sout的電壓值由圖2A的IP模塊150所接收。相比于圖2C中的終端N1的輸出信號(hào)Sout的電壓值，輸出終端N2中的輸出信號(hào)Sout的電壓值的IR降是由電源分配網(wǎng)絡(luò)210所導(dǎo)致的。請(qǐng)一并參考圖2A-2D，當(dāng)動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電流值在時(shí)間點(diǎn)t1小于特定電流值IL，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110將輸出信號(hào)Sout的電壓值從V2減少到V1。當(dāng)動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電流值在時(shí)間點(diǎn)t2大于特定電流值IL，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110 將輸出信號(hào)Sout的電壓值從V1恢復(fù)到V2。相較于提供固定電壓值的輸出信號(hào)的傳統(tǒng)的低壓降調(diào)節(jié)器(如圖2C的標(biāo)簽220所示)，圖2A的動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110能根據(jù)負(fù)載電流提供具有縮放電壓值的輸出信號(hào)。因此，由電源分配網(wǎng)絡(luò)210(如圖2D的標(biāo)簽240所示)導(dǎo)致具有縮放電壓值的輸出信號(hào)的IR降比由電源分配網(wǎng)絡(luò)210(如圖2D的標(biāo)簽230所示)導(dǎo)致的具有固定電壓值的輸出信號(hào)的IR降小。

圖3A顯示圖2A中的終端N1的輸出信號(hào)Sout的電流值的另一實(shí)施例的示意圖。輸出信號(hào)Sout的電流值由圖1的電流傳感器130所偵測(cè)。而且，圖3B顯示圖2A的終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電壓值的另一實(shí)施例，輸出信號(hào)Sout電壓值由圖1的晶片上低壓降調(diào)節(jié)器120提供。在本實(shí)施例中，更多電壓值根據(jù)輸出信號(hào)Sout的電流值的變化提供給輸出信號(hào)Sout。請(qǐng)一并參考圖3A及3B，如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電流值在時(shí)間點(diǎn)t3小于電流值IL3，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110將輸出信號(hào)Sout的電壓值從V3調(diào)整到V2。如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電流值在時(shí)間點(diǎn)t4小于電流值IL1，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110將輸出信號(hào)Sout的電壓值從V2調(diào)整到V1。如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電流值在時(shí)間點(diǎn)t5大于電流值IL2，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110將輸出信號(hào)Sout的電壓值從V1調(diào)整到V2。如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電流值在時(shí)間點(diǎn)t6大于電流值IL4，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110將輸出信號(hào)Sout的電壓值從V2調(diào)整到V3。如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電流值在時(shí)間點(diǎn)t7大于電流值IL5，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110將輸出信號(hào)Sout的電壓值從V3調(diào)整到V4。因此，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110能回應(yīng)輸出信號(hào)Sout的電流值的變化動(dòng)態(tài)地縮放輸出信號(hào)Sout的電 壓值，而輸出信號(hào)Sout的電流值的變化是由動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110的負(fù)載引起的。

圖4顯示圖2A的終端N1中的輸出信號(hào)Sout的電壓值的另一示意圖，輸出信號(hào)Sout的電壓值由圖1的晶片上低壓降調(diào)節(jié)器120提供。在本實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110能給輸出信號(hào)Sout在每個(gè)操作模式下提供至少兩個(gè)電壓值，這些模式包含第一活動(dòng)模式(first active mode，ACTIVE1)，第二活動(dòng)模式(second active mode，ACTIVE2)，空閑模式(idle mode IDLE)，睡眠模式(sleep mode，SLEEP)。舉例來說，如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到輸出信號(hào)Sout的電流值大于電流值Iact1，則動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110進(jìn)入第一活動(dòng)模式ACTIVE1，并根據(jù)輸出信號(hào)Sout的電流值的變化控制輸出信號(hào)Sout的電壓值在1.1V與1.2V間切換。如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到輸出信號(hào)Sout的電流值大于電流值Iact2而小于電流值Iact1，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110進(jìn)入第二活動(dòng)模式ACTIVE2，并根據(jù)輸出信號(hào)Sout的電流值的變化控制輸出信號(hào)Sout的電壓值在0.9V與1.0V之間切換。如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到輸出信號(hào)Sout的電流值大于電流值Iidle并小于電流值Iact2，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110進(jìn)入空閑模式IDLE，并根據(jù)輸出信號(hào)Sout的電流值的變化控制輸出信號(hào)Sout的電壓值在0.75V與0.8V之間切換。如果動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110監(jiān)控到輸出信號(hào)Sout的電流值小于電流值Iidle，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器110進(jìn)入睡眠模式SLEEP，并根據(jù)輸出信號(hào)Sout的電流值的變化控制輸出信號(hào)Sout的電壓值在0.65V與0.7V之間切換。

圖5顯示集成電路的動(dòng)態(tài)電壓縮放方法，集成電路包含動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器(例如圖1的110)以及IP模塊(例如圖1的150)。首先，在步驟S510中，根據(jù)控制信號(hào)Sctrl，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器的晶片上低壓降調(diào)節(jié)器提供輸出信號(hào)Sout給IP模塊作為IP模塊的供電電壓。接著，在 步驟S520中，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器的電流傳感器監(jiān)控/偵測(cè)輸出信號(hào)Sout的電流，并提供偵測(cè)信號(hào)Ssense，其指示輸出信號(hào)Sout的電流的變化。接著，在步驟S530中，動(dòng)態(tài)電壓縮放調(diào)節(jié)器的控制單元接收偵測(cè)信號(hào)Ssense，并提供控制信號(hào)Sctrl給晶片上低壓降調(diào)節(jié)器，以回應(yīng)輸出信號(hào)Sout的電流的變化，來縮放輸出信號(hào)Sout的電壓值。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將注意到，在獲得本發(fā)明的指導(dǎo)之后，可對(duì)所述裝置和方法進(jìn)行大量的修改和變換。相應(yīng)地，上述公開內(nèi)容應(yīng)該理解為，僅通過所附加的權(quán)利要求的界限來限定。