CN102023671A - 电源配置方法及电源配置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电源配置方法及电源配置结构。该电源配置方法用于为芯片供电，所述电源配置方法包括：利用带隙电路提供固定电压，以便为所述芯片中的至少一个关键电路供电；以及利用分压器提供比例电压，以便为所述芯片中的除了所述关键电路之外的其它电路供电。通过为芯片采用该电源配置方法，芯片中的电路的硬件结构会得到大大的改善，所采用的分压器的硬件结构也很简单；此外电路的工作速度也大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域，更具体地说，本发明涉及一种电源配置方法及相应的电源配置结构。
背景技术
为了给芯片中的各个电路模块供电，现有技术一般采用一种根据单个电压源并利用带隙电路以提供固定电压的供电方案。如图1所示，其中示出了现有技术中对芯片进行电源配置的结构的示意图。具体地说，芯片电源VDD通过带隙电路及缓冲器提供固定电压来为芯片中的电路模块(包括例如一些数字电路、关键电路及其它电路)供电，随后如果在需要时进行电平转换以在其它一些电路模块(同样包括例如一些数字电路、关键电路及其它电路)中对数据进行进一步地处理。
虽然上述方案可能具有例如功耗稳定且有利于某些精确的模拟电路的优点，但是，现有技术采用的该技术方案仍然存在多个缺点，即第一点，在该方案中使用的带隙电路的电路结构一般都很复杂，第二点，缓冲器和电平转换电路的电路结构也很复杂，并且芯片电源所提供的固定电压与芯片中对芯片电源的电压进行改变后的电压之间区别不大(所以不能产生实际效果)，第三点，为了进入低功耗状态，带隙电路需要较长的启动时间(若干微秒)。
因此，希望提出一种新的能够解决上述技术问题之一或者全部的电源配置方案。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种电源配置方法，用于为芯片供电，所述电源配置方法包括：利用带隙电路提供固定电压，以便为所述芯片中的至少一个关键电路供电；以及利用分压器提供比例电压，以便为所述芯片中的除了所述关键电路之外的其它电路供电。
发明人有利地发现，在实际的电路工作中，芯片中的大部分电路并不需要固定电压，所以可以为电路中的关键电路提供固定电压以确保芯片的工作性能，同时可以为其它不需要提供固定电压的电路提供比例电压。这样，电路的硬件结构会得到大大的改善，所采用的分压器的硬件结构也很简单；此外电路的工作速度也大大提高。该芯片的电源配置方法尤其有利于用于具有“启动”和“待机”状态的芯片电路。
需要说明的是，术语“关键电路”指的是例如对电路性能具有决定性影响的电路，例如可以是数模混合电路中的某些模拟电路，或者数字电路中速度最快的电路等。
在上述电源配置方法中，所述比例电压小于所述固定电压且正比于所述固定电压。例如，比例电压为固定电压的α倍，α小于1。
根据本发明的第二方面，提供了一种电源配置结构，用于为芯片供电，所述电源配置结构包括：带隙电路，用于提供固定电压，以便为所述芯片中的至少一个关键电路供电；以及分压器，用于提供比例电压，以便为所述芯片中的除了所述关键电路之外的其它电路供电。
同样，通过为芯片采用该电源配置结构，芯片中的电路的硬件结构会得到大大的改善，所采用的分压器的硬件结构也很简单；此外电路的工作速度也大大提高。该芯片的电源配置方法尤其有利于用于具有“启动”和“待机”状态的芯片电路。
在上述电源配置结构中，所述比例电压小于所述固定电压且正比于所述固定电压。
根据本发明的第三方面，提供了一种电源配置方法，用于为数字电路芯片供电，其特征在于，所述电源配置方法包括：利用分压器提供第一比例电压，以便为第一数字电路供电；以及利用分压器提供第二比例电压，以便为第二数字电路供电。
在数字电路中，不同的电路模块会有不同的性能要求，可以有区别地提供不同的电压，这样数字电路芯片中的电路的硬件结构会得到大大的改善，所采用的分压器的硬件结构也很简单；此外电路的工作速度也大大提高。同样，该芯片的电源配置方法尤其有利于用于具有“启动”和“待机”状态的芯片电路。
在上述电源配置方法中，第一比例电压大于第二比例电压且与第二比例电压成正比，并且第一数字电路的速度快于第二数字电路的速度。
在上述电源配置方法中，所述电源配置方法还包括：利用分压器提供第三比例电压，以便为第三数字电路供电。
根据本发明的第四方面，提供了一种电源配置结构，用于为数字电路芯片供电，其特征在于，所述电源配置结构包括分压器，所述分压器提供为第一数字电路供电的第一比例电压以及为第二数字电路供电的第二比例电压。
在上述电源配置结构中，第一比例电压大于第二比例电压且与第二比例电压成正比，并且第一数字电路的速度快于第二数字电路的速度。
在上述电源配置结构中，所述分压器还提供为第三数字电路供电的第三比例电压。
附图说明
图1示出了现有技术中对芯片进行电源配置的结构的示意图。
图2示出了根据本发明第一实施例的对芯片进行电源配置的结构的示意图。
图3示出了根据本发明第二实施例的对数字电路芯片进行电源配置的结构的示意图。
图4示出了根据本发明第三实施例的对数字电路芯片进行电源配置的结构的示意图。
图5示出了用于实现在本发明的实施例中采用的缓冲器的运算放大器的结构图。
图6示出了图5所示的电路的简化示意图。
图7示出了利用图4所示的运算放大器实现的在本发明的实施例中采用的缓冲器的示意图。
图8示出了在本发明的实施例中采用的分压器的示意图。
图9示出了在本发明的实施例中采用的电平转换器的电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
第一实施例
现在将参考图2来描述本发明的第一实施例，图2示出了根据本发明第一实施例的对芯片进行电源配置的结构的示意图。
如图2所示，对于一般的芯片电路(例如既包括数字电路又包括模拟电路的模数混合电路)，一方面，可通过带隙电路提供固定电压，以便为所述芯片中的至少一个关键电路供电；另一方面，可通过分压器提供比例电压，以便为所述芯片中的除了所述关键电路之外的其它电路供电。并且，该比例电压与固定电压成正比，并且比例电压小于固定电压。
进一步地，在需要进行电平转换的情况下，可利用电平转换电路来进行电平转换以便将低电平逻辑转换成高电平逻辑，从而在其它电路((包括例如一些数字电路、关键电路及其它电路))中对数据进行进一步地处理。
第二实施例
现在将参考图3来描述本发明的第二实施例，图3示出了根据本发明第二实施例的对数字电路芯片进行电源配置的结构的示意图。
如图3所示，对于纯数字电路芯片，利用分压器通过缓冲器分别提供第一比例电压、第二比例电压......第N比例电压以便分别为各个数字电路供电，在需要进行电平转换的情况下，还分别进行电平转换以便逐级地将信号输入至下一级数字电路进行数字处理。
第三实施例
现在将参考图4来描述本发明的第三实施例，图4示出了根据本发明第三实施例的对数字电路芯片进行电源配置的结构的示意图。
如图4所示，对于纯数字电路芯片，例如还可以利用分压器通过缓冲器分别提供第一比例电压和第二比例电压(当然，本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于两个比例电压)，分别用于给最慢的数字电路和中速的数字电路供电；并且直接用芯片电源电压VDD为最快的数字电路供电。并且，第一比例电压的电压值、第二比例电压的电压值、以及芯片电源电压的电压值依次增大。
需要说明的是，这里所说的“最慢的数字电路”、“中速的数字电路”以及“最快的数字电路”并不一定要求电路在任何时刻或者任何情况下都是“最慢”、“中速”和“最快”，而仅仅需要在某些特定的情况下，或者统计上平均起来“最慢”、“中速”和“最快”即可。
接下来，通过参考图5至图9来描述在本发明实施例中采用的各个电路的结构。
图5示出了用于实现在本发明的实施例中采用的缓冲器的运算放大器的结构图，图6示出了图5所示的电路的简化示意图，图7示出了利用图4所示的运算放大器实现的在本发明的实施例中采用的缓冲器的示意图。图5所示的缓冲器仅仅包括7个MOS晶体管(M1、M2、M3、M4、M5、M6、以及M7)，其中输入信号为I1和I2，输出信号为OUT，B为偏置信号。图6中的op表示了图5的整个电路。将图5所示的电路进行图7所示的连接即得到在本发明的实施例中采用的缓冲器。具体地说，正向输入端输入比例电压，反向输入端与输出端连接。
可以看出，本发明实施例可以采用结构简单的缓冲器。原因在于，缓冲器的主要作用提供较强的驱动能力，使输出电平快速随输入电平变化。由于缓冲器输入电压(比例电压)跟随电源电压VDD，将导致运算放大器M3/M4(NMOS)很容易处于饱和区，既方便设计，同时也能得到较快的工作速度。
图8示出了在本发明的实施例中采用的分压器的示意图。该分压器电路仅仅包括一个MOS晶体管以及两个电阻器(R1和R2)。可以看出，本发明实施例可以采用结构简单的分压器。并且，当电路启动时MOS晶体管的栅极输入信号为0，输出电压迅速达到R2/(R1+R2)VDD。例如如果R1＝1k，R2＝4K，输出电容为0.1PF，则输出在1.5ns内达到0.8VDD。电路速度也很快。
图9示出了在本发明的实施例中采用的电平转换器的电路示意图。该电平转换器电路仅仅包括6个MOS晶体管(M11、M22、M33、M44、M55、M66)，其中输入信号为I(输入为小于固定电压的比例电压)，输出信号为0。同样地，可以看出，本发明实施例可以采用结构简单的电平转换器。电平转换器的作用是将低电平逻辑转换成高电平逻辑或将高电平逻辑转换成低电平逻辑。本发明实施例中的电平转换电路结构主要指前者。信号在低电平逻辑区完成处理后，需要使用电平转换器以到高电平逻辑区进行一步处理。
由于输入的小于固定电压的比例电压(例如αVDD，α为小于1的数)跟随VDD，将使M33/M44(NMOS)的驱动能力与M11/M22(PMOS)在同一方向变化，避免了电平转换器中输入低电平与输出高电平相差大而导致面积大且速度慢的问题。既能得到较快的工作速度，也减少了电平转换中产生的直流电流。
需要注意的是，本领域技术人员可以理解的是，虽然通过示例的方式举例说明了在本发明实施例中使用的分压器、缓冲器、以及电平转换电路的示意结构，但是这些结构仅仅是具有结构简单的优点的优选结构，而实际上本发明可以采用其它结构来实现。也就是说，本发明并不局限于所例举的电路结构，而是可以在不不脱离本发明的精神的情况下做出各种改变。
对于本领域技术人员来说明显的是，可在不脱离本发明的范围的情况下对本发明进行各种改变和变形。所描述的实施例仅用于说明本发明，而不是限制本发明；本发明并不限于所述实施例，而是仅由所附权利要求限定。
Claims (10)
1.一种电源配置方法，用于为芯片供电，其特征在于，所述电源配置方法包括：
利用带隙电路提供固定电压，以便为所述芯片中的至少一个关键电路供电；以及
利用分压器提供比例电压，以便为所述芯片中的除了所述关键电路之外的其它电路供电。
2.如权利要求1所述的电源配置方法，其特征在于，所述比例电压小于所述固定电压且正比于所述固定电压。
3.一种电源配置结构，用于为芯片供电，其特征在于，所述电源配置结构包括：
带隙电路，用于提供固定电压，以便为所述芯片中的至少一个关键电路供电；以及
分压器，用于提供比例电压，以便为所述芯片中的除了所述关键电路之外的其它电路供电。
4.如权利要求3所述的电源配置结构，其特征在于，所述比例电压小于所述固定电压且正比于所述固定电压。
5.一种电源配置方法，用于为数字电路芯片供电，其特征在于，所述电源配置方法包括：
利用分压器提供第一比例电压，以便为第一数字电路供电；以及
利用分压器提供第二比例电压，以便为第二数字电路供电。
6.如权利要求5所述的电源配置方法，其特征在于，第一比例电压大于第二比例电压且与第二比例电压成正比，并且第一数字电路的速度快于第二数字电路的速度。
7.如权利要求5或6所述的电源配置方法，其特征在于，所述电源配置方法还包括：利用分压器提供第三比例电压，以便为第三数字电路供电。
8.一种电源配置结构，用于为数字电路芯片供电，其特征在于，所述电源配置结构包括分压器，所述分压器提供为第一数字电路供电的第一比例电压以及为第二数字电路供电的第二比例电压。
9.如权利要求8所述的电源配置结构，其特征在于，第一比例电压大于第二比例电压且与第二比例电压成正比，并且第一数字电路的速度快于第二数字电路的速度。
10.如权利要求8或9所述的电源配置结构，其特征在于，所述分压器还提供为第三数字电路供电的第三比例电压。
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