本發(fā)明專利技術(shù)公開一種自動(dòng)電壓控制電路，用來控制一供電單元所提供的一供電電壓。該電路包含有：一振蕩單元，耦接于該供電單元，用來產(chǎn)生一振蕩信號；一頻率比較單元，耦接于該振蕩單元，用來比較該振蕩信號的振蕩頻率與至少一預(yù)設(shè)閾值頻率；以及一控制單元，耦接于該頻率比較單元以及該供電單元，用來依據(jù)該頻率比較單元比較該振蕩頻率與該至少一預(yù)設(shè)閾值頻率的結(jié)果，控制該供電單元調(diào)整該供電電壓。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)相關(guān)于數(shù)字電路的電壓控制，尤其指一種可視電路運(yùn)作狀況，動(dòng) 態(tài)地調(diào)整一供電電壓的。
技術(shù)介紹
在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)上，常會(huì)使用一個(gè)至數(shù)個(gè)時(shí)鐘來管理觸發(fā)器(例如D 型觸發(fā)器(DFF))之間的同步。而在時(shí)鐘觸發(fā)觸發(fā)器的時(shí)候，觸發(fā)器的數(shù)據(jù) 輸入端上的值必須已經(jīng)穩(wěn)定，如此一來，在時(shí)鐘觸發(fā)的時(shí)候觸發(fā)器才能夠取 樣到正確的值。因此，數(shù)字電路所使用的時(shí)鐘的頻率會(huì)受限于觸發(fā)器之間信 號傳遞的速度。換句話說，在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)上，必須確保時(shí)鐘的周期不小 于觸發(fā)器之間信號傳遞所需的時(shí)間。然而，在數(shù)字電路中，影響信號傳遞速度的因素有很多，包括制造工藝、 環(huán)境溫度、供電電壓等等。受制造工藝變化的影響，數(shù)字電路中信號傳遞速 度可能會(huì)變慢。而環(huán)境溫度升高、或供電電壓下降，也常會(huì)造成信號傳遞速 度變慢。為了讓電路能在不同的環(huán)境的下都能正確地運(yùn)作，在設(shè)計(jì)電路時(shí)， 一般會(huì)將最糟的狀況考慮進(jìn)去，此種電路設(shè)計(jì)方式常可稱為"最糟狀況分析 法"(worst case analysis )。然而，此種作法的代價(jià)是會(huì)讓電路的面積變大， 運(yùn)4乍時(shí)的功誄毛(power consumption)也會(huì)變高。而功耗的大小，對于電子產(chǎn)品而言是非常重要的，尤其是便攜式 (portable)電子裝置，其電源主要來自于電池的供電，而過高的功耗會(huì)使 可攜式電子裝置快速地消耗掉電池中的電能，并縮短可攜式電子裝置的待機(jī)/ 使用時(shí)間，導(dǎo)致使用者必須常常更換電池或?yàn)殡姵爻潆姡斐墒褂谜叩牟?便。因此，電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者無不費(fèi)心思考能降低功耗的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的之一，在于提供一種可視電路運(yùn)作狀況，動(dòng)態(tài)地調(diào) 整一供電電壓的。本專利技術(shù)的實(shí)施例公開一種自動(dòng)電壓控制電路，用來控制一供電單元所提 供的一供電電壓。該電路包含有 一振蕩單元，耦接于該供電單元，用來產(chǎn)生一振蕩信號； 一頻率比較單元，耦接于該振蕩單元，用來比較該振蕩信號 的振蕩頻率與至少一預(yù)設(shè)閾值頻率；以及一控制單元，耦接于該頻率比較單 元以及該供電單元，用來依據(jù)該頻率比較單元比較該振蕩頻率與該至少一預(yù) 設(shè)閾值頻率的結(jié)果，控制該供電單元調(diào)整該供電電壓。本專利技術(shù)的實(shí)施例還公開一種自動(dòng)電壓控制方法，用來控制一供電單元調(diào) 整其所提供的一供電電壓。該方法包含有產(chǎn)生一振蕩信號；比較該振蕩信 號的振蕩頻率與至少一預(yù)設(shè)閾值頻率；以及依據(jù)比較該振蕩頻率與該至少一 預(yù)設(shè)閾值頻率的結(jié)果，控制該供電單元調(diào)整該供電電壓。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的自動(dòng)電壓控制電路的一實(shí)施例示意圖。圖2為圖1所示的振蕩單元的一實(shí)施例示意圖。圖3為圖2所示的環(huán)形振蕩器中的反相器的三個(gè)例子。圖4為本專利技術(shù)的自動(dòng)電壓控制電路的另一實(shí)施例示意圖。主要元件符號說明100、400芯片120、420供電單元122、422電源裝置124、424電壓調(diào)節(jié)器160、460自動(dòng)電壓控制電路162、462a、 462b、462c振蕩單元164、464a、 464b、464c頻率比較單元165、465a、 465b、465c計(jì)數(shù)器166、466a、 466b、466c比較單元168、468控制單元210與非門220反相器310CM0S反相器320或非門330 與非門 具體實(shí)施例方式圖1所示為本專利技術(shù)的自動(dòng)電壓控制電路的一實(shí)施例示意圖。本實(shí)施例中的自動(dòng)電壓控制電路160設(shè)置于一芯片IOO之中， 一供電單元120用來產(chǎn)生 一供電電壓V,通過供電電壓L來提供芯片100內(nèi)部的元件(包含自動(dòng)電壓 控制電路160以及其他未表示的元件)運(yùn)作所需的電能。而于本實(shí)施例中， 供電單元120包含有位于芯片100外部的一電源裝置122以及位于芯片100 內(nèi)部的一電壓調(diào)節(jié)器(regulator) 124;自動(dòng)電壓控制電5吝160則包含有一 振蕩單元162、 一頻率比較單元164、以及一控制單元168。振蕩單元162用來產(chǎn)生一振蕩信號S艦，由于振蕩單元162運(yùn)作所需的電 能由供電電壓Vdd所提供，因此，供電電壓L的大小將會(huì)影響振蕩信號S。sc的 振蕩頻率f艦。 一般而言，供電電壓V。d越大，芯片100內(nèi)部的元件的運(yùn)作速 度就會(huì)越快，故振蕩頻率f艦將會(huì)越大；供電電壓V。d越小，芯片100內(nèi)部的 元件的運(yùn)作速度就會(huì)越慢，故振蕩頻率f咖將會(huì)越小。因此，藉由檢測振蕩頻 率f咖的大小，本實(shí)施例的自動(dòng)電壓控制電路160將可據(jù)以控制電壓調(diào)節(jié)器 124將供電電壓V。。調(diào)整至適當(dāng)?shù)拇笮。杂谶\(yùn)作狀況允許時(shí)，適當(dāng)?shù)亟档托?片100運(yùn)作時(shí)的功耗。頻率比較單元164用來比較振蕩頻率f。sc與至少一預(yù)設(shè)閾值頻率fTH以產(chǎn)生一比較結(jié)果；控制單元168則用來依據(jù)頻率比較單元164比較振蕩頻率fosc 與至少一預(yù)設(shè)閾值頻率fTH的比較結(jié)果，控制電壓調(diào)節(jié)器124將供電電壓VDD 調(diào)整至適當(dāng)?shù)拇笮 榱俗岊l率比較單元164具有比較頻率的功能，本實(shí)施 例中的頻率比較單元164包含有一計(jì)數(shù)器165以及一比較單元166,其中計(jì) 數(shù)器165用來于一計(jì)數(shù)時(shí)段內(nèi)計(jì)算振蕩信號S艦振蕩的次數(shù)以產(chǎn)生一計(jì)數(shù)值 CV;比較單元166則用來比較計(jì)數(shù)值CV與至少一預(yù)設(shè)閾值TH (此處所述的 至少一預(yù)設(shè)閾值TH與前述的至少一預(yù)設(shè)閾值頻率fTH相互對應(yīng))。如此一來， 控制單元168即可依據(jù)比較單元166比較計(jì)數(shù)值CV與至少一預(yù)設(shè)閾值TH的 比較結(jié)果(此即相當(dāng)于頻率比較單元164比較振蕩頻率f咖與至少一預(yù)設(shè)闊值 頻率f^的比較結(jié)果)，來控制電壓調(diào)節(jié)器124將供電電壓V。。調(diào)整至適當(dāng)?shù)拇?小。當(dāng)然，供電電壓V。。的大小將不能超出一預(yù)設(shè)范圍之外。舉例來說，若計(jì)數(shù)值CV大于一第一預(yù)設(shè)閾值THl,可以得知振蕩信號S。sc的振蕩頻率f。sc大于一第一預(yù)設(shè)閾值頻率fTH1,表示芯片100的運(yùn)作速度已比所需的運(yùn)作速度更快，此時(shí)，控制單元168可控制電壓調(diào)節(jié)器124調(diào)降供電 電壓V。。的大小，如此一來，于可允許的狀況內(nèi)，將可適度減低芯片100的功 耗，且因芯片100運(yùn)作所累積的熱能也會(huì)降低。若計(jì)數(shù)值CV小于一第二預(yù)設(shè) 閾值TH2,則可以得知振蕩信號S股的振蕩頻率f。sG小于一第二預(yù)設(shè)閾值頻率 f冊，表示芯片100的運(yùn)作速度并未達(dá)到系統(tǒng)需求的運(yùn)作速度，此時(shí)控制單元 168則必須控制電壓調(diào)節(jié)器124調(diào)升供電電壓V。D的大小，以確保芯片100能 正常運(yùn)作。而前述的第一、第二預(yù)設(shè)閾值TH1、 TH2是兩個(gè)可經(jīng)由實(shí)地測試 (field try)得出的值，其中，第 一預(yù)設(shè)閾值TH1大于第二預(yù)設(shè)閾值TH2。圖2所示為振蕩單元162的一實(shí)施例示意圖。于圖2中，振蕩單元162 由一環(huán)形振蕩器(ring oscillator )所實(shí)現(xiàn)，其包含有一與非門(NAND)210 以及偶數(shù)個(gè)串聯(lián)的反相器220 ( inverter )。與非門210的一輸入端耦接于圖 中最右側(cè)的反相器220的輸出端，與非門210的另一輸入端則耦接于一振蕩 致能信號ENABLE。于振蕩單元162不需振蕩時(shí)，振蕩致能信號ENABLE處于 1'的邏輯狀態(tài)，于計(jì)數(shù)器165需進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)作的該計(jì)數(shù)時(shí)段中，振蕩致能信 號ENABLE則處于'1'的邏輯狀態(tài)。而與非門210以及任一反相器220的所輸 出的信號，皆可提供作為圖l所示的振蕩信號S。sc。而實(shí)現(xiàn)環(huán)形振蕩器162中的反相器220的作法中， 一個(gè)例子是圖3所示 的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自動(dòng)電壓控制電路，用來控制一供電單元所提供的供電電壓，該電路包含有： 一振蕩單元，耦接于該供電單元，用來產(chǎn)生一振蕩信號； 一頻率比較單元，耦接于該振蕩單元，用來比較該振蕩信號的振蕩頻率與至少一預(yù)設(shè)閾值頻率以產(chǎn)生一比較結(jié)果；以 及 一控制單元，耦接于該頻率比較單元以及該供電單元，用來依據(jù)該比較結(jié)果，控制該供電單元調(diào)整該供電電壓。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝孟翰，翁啟舜，
申請(專利權(quán))人：瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：71[中國|臺(tái)灣]
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