CN105027210B - 电压调节器 - Google Patents

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Abstract

一种方法包含在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号。所述方法还包含控制所述电压调节器的一或多个可变阻抗元件以修改提供到所述数字电路的输出电压。所述输出电压至少部分基于所述活动调整信号。

Description

电压调节器
对相关申请案的交叉参考
本申请案主张2013年3月15日申请的共同拥有的美国非临时专利申请案第13/842,930号的优先权，其内容被以引用的方式明确地全部并入本文中。
技术领域
本发明大体与电压调节器有关。
背景技术
技术的进展已导致更小且更强大的计算装置。例如，当前存在多种便携式个人计算装置，包含无线计算装置，例如，便携式无线电话、个人数字助理(PDA)、平板计算机和寻呼装置，其体积小，重量轻，且易于由用户携带。许多此类计算装置包含并入于其中的其它装置。例如，无线电话还可包含数字静态相机、数码摄像机、数字记录器和音频文件播放器。并且，此类计算装置可处理可执行指令，包含软件应用程序，例如，可用以访问互联网的网络浏览器应用程序，和利用静态相机或摄像机并提供多媒体播放功能性的多媒体应用程序。
电子装置(例如，无线装置或计算装置)可包含由电压调节器调节的电路(例如，处理器)。电压调节器常规地用以调节供电电压且用以将输出电压提供到电路以为了省电使电路能够在较低电压下操作。一类型的电压调节器为低压差(LDO)电压调节器。LDO电压调节器常规地位于与由LDO电压调节器调节的电路不同的半导体裸片上。当LDO电压调节器位于不同半导体裸片上时，金属迹线和去耦电容器将LDO电压调节器连接到电路。金属迹线和去耦电容器减小了印刷电路板上用于其它组件的可用空间，且增添了成本。
为了减少金属迹线和去耦电容器的使用，可将模拟芯片上LDO电压调节器嵌入于与电路相同的半导体裸片中。当电路在一时间周期期间增大电流消耗时，提供到电路的输出电压可在所述时间周期期间经历电压降。模拟芯片上LDO电压调节器通过增大输出电压对电压降作出响应。然而，在输出电压增大前，归因于电压降，电路可变得较慢，且可能需要减小的时钟速度来正确地操作。如果时钟速度未减小，那么电路可能出故障。
发明内容
增大在输出电压已经历到归因于电路的增大的电流需求/消耗的电压降后提供到电路的输出电压可减小电路的时钟速度。本文中描述的系统和方法可有利地使电压调节器能够在一或多个随后时钟循环期间计划/确定电路的处理活动水平和基于预测的处理活动水平修改电压调节器阻抗和/或提供到电路的输出电压。当电路增大归因于增大的处理活动的电流消耗时，基于计划的处理活动水平修改输出电压可减小输出电压的电压降。
例如，电压调节器可耦合到数字电路(例如，处理器)。电压调节器和数字电路可嵌入于同一半导体裸片中。电压调节器可经配置以将输出电压提供所述数字电路和从数字电路接收活动调整信号。活动调整信号可对应于数字电路的计划的处理活动水平。例如，活动调整信号可指示在数字电路上运行的线程的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的类型、与数字电路从休眠状态转变到唤醒状态相关联的中断信号、高速缓存未命中事件、总线上到达的新数据或其任何组合。
活动调整信号可由位于数字电路中的活动调整逻辑产生。活动调整逻辑可耦合到个别组件(例如，中断信号、调度器、指令高速缓冲存储器等)。活动调整逻辑可经配置以检索与个别组件有关的一或多个状态(例如，中断信号、高速缓存未命中事件等)和/或信息(例如，指令的类型、在处理器上运行的线程的数目等)。活动调整逻辑可将一或多个状态和/或信息作为活动调整信号传输。
响应于活动调整信号，电压调节器可经由控制逻辑修改(例如，增大)输出电压。例如，控制逻辑可检验活动调整信号以计划/确定数字电路的处理活动水平。基于计划的处理活动水平，控制逻辑可控制电压调节器的一或多个可变阻抗元件以修改输出电压。
在特定实施例中，电压调节器为数字低压差(LDO)电压调节器，且一或多个可变阻抗元件包含一或多个晶体管。控制逻辑可通过基于活动调整信号控制一或多个晶体管的栅极电压来变化一或多个晶体管的组合电阻。例如，当控制逻辑确定在一或多个随后时钟循环期间数字逻辑有可能在第一处理活动水平下操作时，控制逻辑可接通单一晶体管且产生具有第一值的输出电压。当控制逻辑确定数字逻辑有可能在第二处理活动水平下操作时，数字控制可接通两个晶体管且输出电压可具有第二值。第二值可大于第一值。
在另一特定实施例中，电压调节器为开关模式电力供应器，且一或多个可变阻抗元件包含耦合到一或多个无源元件的一或多个晶体管。无源元件可包含电容器、电感器或其任何组合。控制逻辑可通过基于活动调整信号控制一或多个晶体管的工作循环来变化驱动一或多个无源元件的电流的一或多个相位。例如，当控制逻辑确定数字逻辑有可能在第一处理活动水平下操作时，控制逻辑可接通单一晶体管且使用特定工作循环断开单一互补晶体管以使电流能够驱动电感器产生输出电压。输出电压可具有第一值。当控制逻辑确定数字逻辑有可能在第二处理活动水平下操作时，数字控制可接通两个晶体管且使用另一特定工作循环断开两个互补晶体管以产生输出电压。输出电压可具有第二值。
在特定实施例中，电压调节器可包含由电压比较器的输出控制的一或多个模拟可变阻抗元件。输出电压可为由一或多个数字可变阻抗元件产生的第一输出电压与由一或多个模拟可变阻抗元件产生的第二输出电压的总和。
在特定实施例中，集成电路包含电压调节器。电压调节器包含一或多个可变阻抗元件和控制逻辑。控制逻辑响应来自数字电路的活动调整信号。控制逻辑经配置以控制一或多个可变阻抗元件使得电压调节器提供至少部分基于活动调整信号的输出电压。
在另一特定实施例中，一种方法包含在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号。所述方法还包含控制电压调节器的一或多个可变阻抗元件以修改提供到数字电路的输出电压。输出电压至少部分基于活动调整信号。
在另一特定实施例中，一种设备包含用于在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号的装置。所述设备还包含用于控制电压调节器的一或多个可变阻抗元件以修改提供到数字电路的输出电压的装置。输出电压至少部分基于活动调整信号。
在另一特定实施例中，一种非暂时性计算机可读存储媒体存储可由计算机执行的指令以执行包含在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号的操作。所述操作还包含控制电压调节器的一或多个可变阻抗元件以修改提供到数字电路的输出电压。输出电压至少部分基于活动调整信号。
由所揭示实施例中的至少一者提供的一个特定优势为基于数字电路的计划的处理活动水平修改提供到数字电路的输出电压的能力。本发明的其它方面、优点和特征将在审阅全部申请案之后变得显而易见，所述全部申请案包含以下章节：附图说明、具体实施方式和权利要求书。
附图说明
图1为说明可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的系统的特定实施例的图；
图2为说明可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的系统的另一特定实施例的图；
图3为说明可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的系统的另一特定实施例的图；
图4为说明可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的系统的另一特定实施例的图；
图5为说明包含活动调整逻辑的数字电路的特定实施例的图；
图6为说明基于数字电路的计划的处理活动水平的主动性输出电压调整与不基于计划的处理活动水平的反应性输出电压调整之间的输出电压降的差的图；
图7为说明在电压调节器处基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的操作的方法的特定实施例的流程图；且
图8为说明包含可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的组件的通信装置的特定实施例的图。
具体实施方式
图1说明可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的系统100的特定实施例。系统100包含电压调节器102和数字电路104。电压调节器102和数字电路104可嵌入于集成电路106(例如，半导体裸片)中。在特定实施例中，数字电路104包含处理器。在特定实施例中，电压调节器102为数字低压差(LDO)电压调节器。电压调节器102可包含控制逻辑108和可变阻抗元件110。电压调节器102经配置以将输出电压114提供到数字电路104。控制逻辑108经配置以经由可变阻抗元件110调整输出电压114。
在操作期间，电压调节器102可将在特定电压电平下的输出电压114提供到数字电路104。数字电路104可将活动调整信号112传输到控制逻辑108。活动调整信号112可指示数字电路104的电流需求的预测增大。控制逻辑108可为经配置以经由数字信号控制其它电路的数字电路。活动调整信号112指示或可用以确定在未来时间周期期间(例如，在处理器的一或多个随后时钟循环期间)的数字电路104的处理活动水平的计划(例如，预测)。例如，活动调整信号112可指示在一或多个随后时钟循环期间在数字电路104上运行的线程的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的类型(例如，设定指令、移动指令、写入指令等)、与数字电路104从休眠状态转变到唤醒状态相关联的中断信号、与数字电路104从休眠状态转变到唤醒状态相关联的中断的接收、高速缓存未命中事件、数据从总线的到达或其任何组合。数字电路104可通过搜集关于数字电路104的一或多个组件的处理活动的信息来产生活动调整信号112。参看图5进一步描述搜集此类信息的活动调整逻辑。
控制逻辑108可检验活动调整信号112以预测数字电路104的处理活动水平。例如，控制逻辑108可基于活动调整信号112确定数字电路104是否有可能增大一或多个随后时钟循环期间的电流消耗。当控制逻辑108确定数字电路104有可能增大一或多个随后时钟循环期间的电流消耗时，控制逻辑108可调整可变阻抗元件110以修改(例如，增大)输出电压114。例如，控制逻辑108可使用数字活动调整信号116调整可变阻抗元件110。在数字电路104的电流消耗的增大的预料中，控制逻辑108可增大输出电压114。
当数字电路104增大一或多个随后时钟循环期间的电流消耗时，修改的(例如，增大的)输出电压114经历归因于增大的电流消耗的电压降。然而，替代下降到小于先前电压电平(例如，在控制逻辑108修改输出电压114前)的电压电平，输出电压114实质上维持于先前电压电平。因此，在增大的电流消耗的周期期间，数字电路104可在实质上等于先前电压电平的电压电平下操作。因此，在增大的电流消耗的周期期间，数字电路104不以归因于输出电压114的电压电平下降的减小的时钟速度操作。
在特定实施例中，响应于在一或多个随后时钟循环期间存在电流消耗的预期增大的确定，控制逻辑108将输出电压114增大固定量。在另一特定实施例中，控制逻辑108基于特定处理活动水平按一增量来增大输出电压114。控制逻辑108可使用存储在控制逻辑108中的查找表确定电压电平增大的量。例如，当控制逻辑108确定数字电路104有可能在一或多个随后时钟循环期间在第一处理活动水平下操作时，控制逻辑108可按第一量(例如，0.1伏特)增大输出电压114。当控制逻辑108确定数字电路104有可能在一或多个随后时钟循环期间在第二处理活动水平下操作时，控制逻辑108可按第二量(例如，0.2伏特)增大输出电压114。
控制逻辑108可周期性地采样活动调整信号112(例如，根据电压调节器时钟信号)。电压调节器时钟信号可产生自数字电路104的数字电路时钟信号。在特定实施例中，电压调节器时钟信号具有与数字电路104的时钟信号相同的频率。在另一特定实施例中，电压调节器时钟具有与数字电路时钟信号不同的频率。在另一实施例中，电压调节器时钟信号可为数字电路时钟信号的相移版本。在特定实施例中，将数字时钟信号的上升沿用作电压调节器时钟信号。在另一特定实施例中，将数字电路的下降沿用作电压调节器时钟信号。
系统100可因此使电压调节器能够基于数字电路的计划的处理活动水平修改提供到数字电路的输出电压。当数字电路增大归因于增加的处理活动的电流消耗时，基于计划的处理活动水平修改输出电压可减小输出电压的电压降，由此使数字电路能够按一致时钟速度操作。
图2为说明可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的系统200的另一特定实施例的图。系统200包含电压调节器202和数字电路104。电压调节器202和数字电路104可嵌入于集成电路106中。电压调节器202可包含数字可变阻抗元件204、模拟可变阻抗元件206、电压比较器222和控制逻辑108。
数字可变阻抗元件204和模拟可变阻抗元件206可接收供电电压212。控制逻辑108可基于供电电压212调整数字可变阻抗元件204以产生第一输出电压208。电压比较器222可基于供电电压212调整模拟可变阻抗元件206以产生第二输出电压210。第一输出电压208和第二输出电压210可形成用于提供到数字电路104的输出电压216的基础(例如，可求和)。也将输出电压216提供到电压比较器222。
在操作期间，电压比较器222可比较输出电压216与参考电压218以确定待应用于模拟可变阻抗元件206的电压调整的量。电压比较器222可经由模拟电压调整信号220调整模拟可变阻抗元件206。响应于模拟电压调整信号220，模拟可变阻抗元件206可调整第二输出电压210的电压电平。电压比较器222也可将模拟电压调整信号220提供到控制逻辑108。模拟调整信号220可为电压比较器222的输出(例如，电压信号)。控制逻辑108可基于模拟电压调整信号220和活动调整信号112确定用于数字可变阻抗元件204的电压调整的量。控制逻辑108可经由数字电压调整信号214调整数字可变阻抗元件204。响应于数字电压调整信号214，数字可变阻抗元件204可以与参看图1所描述类似的方式调整第一输出电压208的电压电平。
图3为说明可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的系统300的另一特定实施例的图。系统300包含电压调节器302和数字电路104。电压调节器302和数字电路104可嵌入于集成电路106中。电压调节器302可包含数字可变阻抗元件304、模拟可变阻抗元件306、电压比较器222和控制逻辑108。在特定实施例中，电压调节器302为数字LDO电压调节器。
数字可变阻抗元件304可包含第一晶体管308和第二晶体管310。数字可变阻抗元件304可耦合到供电电压212且经配置以在节点312处产生第一输出电压208。第一晶体管308与第二晶体管310可按并联配置连接以在第一节点312处产生第一输出电压208。虽然说明了两个晶体管，但应理解，数字可变阻抗元件304可包含任何数目个晶体管。
模拟可变阻抗元件306可包含第三晶体管314。模拟可变阻抗元件306可耦合到供电电压212且经配置以在第二节点316处产生第二输出电压210。第一输出电压208与第二输出电压210可在第三节点318处求和以产生提供到数字电路104和提供到比较器222的输出电压216。在特定实施例中，晶体管308、310、314为无源p型金属氧化物半导体场效应晶体管(pMOSFET)。在特定实施例中，晶体管308、310、314为p型FinFET。
在操作期间，控制逻辑108可通过控制第一晶体管308和第二晶体管310的相应栅极电压来修改第一输出电压208。当第一晶体管308和/或第二晶体管310在线性区中操作时，晶体管308、310中的每一者可具有可基于相应栅极电压控制的相应内电阻。因此，通过控制第一晶体管308和第二晶体管310的相应栅极电压，可修改第一输出电压208。在特定实施例中，第一晶体管308具有与第二晶体管310不同的内电阻。可使用不同阈值电压、信道长度或堆叠来实施不同内电阻。
控制逻辑108可基于活动调整信号112控制第一晶体管308和第二晶体管310的相应栅极电压。例如，当控制逻辑108基于活动调整信号112(例如，活动调整信号112具有低值)确定数字电路104不大可能增大在一或多个随后时钟循环期间的电流消耗时，控制逻辑108可经由个别数字调整信号320、322(例如，电压信号)断开第一晶体管308和第二晶体管310。例如，控制逻辑108可经由数字调整信号320、322控制第一晶体管308和第二晶体管310的相应栅极电压，使得相应栅极电压小于晶体管308、310的相应阈值电压。因此，在此情况下，不在节点312处产生第一输出电压208。当控制逻辑108确定数字电路104有可能在第一处理活动水平下操作(基于活动调整信号112的值)时，控制逻辑108可经由数字调整信号320(例如，具有第一电压值的电压信号)接通第一晶体管308，但可使第二晶体管310断开。例如，控制逻辑108可控制第一晶体管308的栅极电压使得第一晶体管308在线性区中操作。在此情况下，具有第一值的第一输出电压208在节点312处产生。当控制逻辑108确定数字电路104有可能在第二处理活动水平下操作(基于活动调整信号112的值)时，控制逻辑108可经由数字调整信号320、322接通晶体管308、310两者。例如，控制逻辑108可控制晶体管308、310的相应栅极电压使得晶体管308、310都在线性区中操作。在此情况下，具有第二值的第一输出电压208在节点312处产生。第二值大于第一值。电压比较器222可经由模拟电压调整信号220控制第三晶体管314的栅极电压以按与参看图2所描述类似的方式产生第二输出电压210。在特定实施例中，数字可变阻抗元件304和/或模拟可变阻抗元件306包含可变电阻器，而非晶体管308、310、314。
图4为说明可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的系统的另一特定实施例的图。系统400包含电压调节器402和数字电路104。电压调节器402和数字电路104可嵌入于集成电路106中。电压调节器402可包含数字可变阻抗元件404、模拟可变阻抗元件406、电压比较器222和控制逻辑108。在特定实施例中，电压调节器402为开关模式电力供应器。
数字可变阻抗元件404可包含第一晶体管408、第二晶体管412、第三晶体管416和第四晶体管420。数字可变阻抗元件404可耦合到供电电压212且经配置以在节点428处产生第一输出电压208。晶体管408、412、416、420中的每一者可耦合到对应的二极管410、414、418、422。第一晶体管408、第一二极管410、第二晶体管412和第二二极管414可连接到一或多个无源元件，例如，第一电感器424。第三晶体管416、第三二极管418、第四晶体管420和第四二极管422可连接到一或多个无源元件，例如，第二电感器426。第一电感器424和第二电感器426可耦合到第一电容器462。
模拟可变阻抗元件406可包含第五晶体管430、第六晶体管434、第七晶体管438和第八晶体管442。模拟可变阻抗元件406可连接到供电电压212且经配置以在节点450处产生第二输出电压210。第一输出电压208与第二输出电压210可在节点452处求和。晶体管430、434、438、442中的每一者可耦合到对应的二极管432、436、440、444。第五晶体管430、第五二极管432、第六晶体管434和第六二极管可耦合到一或多个无源元件，例如，第三电感器446。第七晶体管438、第七二极管440、第八晶体管442和第八二极管444可耦合到一或多个无源元件，例如，第四电感器448。第三电感器446和第四电感器448可耦合到第二电容器464。
在操作期间，控制逻辑108可控制晶体管408、412、416、420的占空比以控制第一输出电压208。例如，控制逻辑108可经由个别数字电压调整信号454、456、458、460选择性地接通或断开晶体管408、412、416、420以控制工作循环。通过控制晶体管408、412、416、420的占空比，控制逻辑108可控制驱动产生第一输出电压208的电感器424、426的电流的相位。因此，控制逻辑108可控制第一输出电压208。第一晶体管408与第二晶体管412可以互补方式操作(例如，当断开第二晶体管412时接通第一晶体管408)。第三晶体管416与第四晶体管420可以互补方式操作。
控制逻辑108可基于活动调整信号112变化晶体管408、412、416、420的占空比。例如，当控制逻辑108基于活动调整信号确定数字电路104不大可能增大在一或多个随后时钟循环期间的电流消耗时，控制逻辑108可断开晶体管408、416且可经由数字调整信号454、456、458、460接通晶体管412、420。在此情况下，第一输出电压208不产生于节点428处。当控制逻辑108确定(基于活动调整信号112)数字电路104有可能在第一处理活动水平下操作时，控制逻辑108可接通晶体管408且可断开晶体管412。具有第一值的第一输出电压208产生于节点428处。当控制逻辑108确定(基于活动调整信号112)数字电路104有可能在第二处理活动水平下操作时，控制逻辑108也可接通晶体管416且可断开晶体管420。在此情况下，具有第二值的第一输出电压208产生于节点428处。第二值大于第一值。
第五晶体管430与第六晶体管434可以互补方式操作。第七晶体管438与第八晶体管442可以互补方式操作。电压比较器222产生控制晶体管430、434、438、442的占空比的模拟调整信号220以控制第二输出电压210。响应于模拟电压调整信号220，晶体管430、434、438、442可使用选通电路(未图示)选择性地接通或断开。通过控制晶体管430、434、438、442的占空比，电压比较器222可控制驱动电感器446、448的电流的相位以产生第二输出电压210。因此，电压比较器222可控制第二输出电压210。
图5为说明包含活动调整逻辑的数字电路500的特定实施例的图。数字电路500包含指令高速缓冲存储器510、定序器514、存储器502、第一执行单元518、第二执行单元520、活动调整逻辑536和一般寄存器(例如，寄存器堆)526，如所说明。在特定实施例中，数字电路500为处理器。在另一特定实施例中，数字电路500为多线程处理器。数字电路500可为图1到4的数字电路104。
数字电路500进一步包含总线接口508和数据高速缓冲存储器512。存储器502耦合到总线接口508。此外，数据高速缓冲存储器512耦合到总线接口508。数据可提供到数据高速缓冲存储器512或提供到存储器502。存储在数据高速缓冲存储器512内的数据可经由总线接口508提供到存储器502。因此，存储器502可经由总线接口508从数据高速缓冲存储器512检索数据。另外，总线530耦合通用寄存器526、定序器514、数据高速缓冲存储器512与存储器502。
数字电路500进一步包含监督程序控制寄存器532和全局控制寄存器534。定序器514可响应于存储在监督程序控制寄存器532和全局控制寄存器534处的数据。例如，监督程序控制寄存器532和全局控制寄存器534可存储可由定序器514内的控制逻辑存取的位以确定是否接受中断(例如，中断信号516)，和控制指令的执行。中断信号516可与指示数字电路500从休眠状态转变到唤醒状态的中断相关联。指令高速缓冲存储器510可经由可与数字电路500的特定线程相关联的多个电流指令寄存器(未图示)耦合到定序器514。存储器502、通用寄存器526和数据高速缓冲存储器512中的一或多者可在多个请求者(例如，多线程处理器的多个线程或多处理器系统的多个处理器)之间共享。
活动调整逻辑536可耦合到数字电路500的个别组件以检测与个别组件有关的状态和/或检索信息。例如，活动调整逻辑536可耦合到定序器514、执行单元518、520、存储器502、指令高速缓冲存储器510、总线接口508、数据高速缓冲存储器512或其任何组合。活动调整逻辑536可基于检测的状态和/或检索信息产生活动调整信号112。活动调整信号112可包含一或多个信号。活动调整逻辑536也可接收中断信号516。检测的状态和/或检索信息可包含在数字电路500上运行的线程的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的类型(例如，设定指令、移动指令、写入指令等)、与数字电路500从休眠状态转变到唤醒状态相关联的中断信号、高速缓存未命中事件、数据从总线的到达或其任何组合。
因此，活动调整逻辑536可产生将由电压调节器(例如，图1的电压调节器102、图2的电压调节器202、图3的电压调节器302或图4的电压调节器402)用以修改输出电压(例如，图1的输出电压114、图2的第一输出电压208或图2的输出电压216)的活动调整信号112。
图6说明曲线图600的特定实施例，所述曲线图说明基于数字电路的计划的处理活动水平的主动性输出电压调整与不基于计划的处理活动水平的反应性输出电压调整之间的输出电压降的差。电流消耗曲线图602说明数字电路(例如，图1到4的数字电路104或图5的数字电路500)消耗的电流的量。输出电压电平曲线图604说明提供到数字电路的输出电压(例如，图1的输出电压114或图2到4的输出电压216)的电压电平。在特定实施例中，数字电路在时间T2前消耗100毫安(mA)的电流，且在0.8伏特(V)的输出电压电平下操作。在时间T2，数字电路将电流消耗增大到200mA。在时间T2与T3之间，输出电压经历归因于电流消耗增大的0.1V下降。
当输出电压由常规电压调节器(如在图6中的608处所指示)调节时，归因于在于时间T3调整回到0.8V前电流消耗增大，输出电压在时间T2与T3之间下降到0.7V。因此，归因于减小的输出电压，在时间T2与T3之间，数字电路在某一时间周期内以减小的时钟速度操作。当输出电压由电压调节器102、电压调节器202、电压调节器302或电压调节器402(如在图6中的606处所指示)调节时，响应于数字电路有可能在一或多个随后时钟循环期间增大电流消耗的确定/预测，在时间T2，输出电压增大到0.9V。基于活动调整信号(例如，活动调整信号112)进行预测。在时间T2，在于时间T3调整回到0.9V前，输出电压从0.9V下降到实质上等于0.8V的电平。因此，在时间T2与T3之间，数字电路不以减小的时钟速度操作。
图7为说明在电压调节器处基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的操作的方法700的特定实施例的流程图。方法700包含在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号，在702。例如，参看图1，控制逻辑108可接收来自数字电路104的活动调整信号112。方法700还包含控制电压调节器的一或多个可变阻抗元件以修改提供到数字电路的输出电压，在704。输出电压至少部分基于活动调整信号。例如，参看图1，控制逻辑108可基于活动调整信号112确定数字电路104是否有可能增大在一或多个随后时钟循环期间的电流消耗。当控制逻辑108确定数字电路104有可能增大在一或多个随后时钟循环期间的电流消耗时，控制逻辑108可调整可变阻抗元件110以修改(例如，增大)输出电压114。因此，方法700可使电压调节器能够基于数字电路的计划的处理活动水平修改提供到数字电路的输出电压。
图8说明包含可操作以基于数字电路的计划的处理活动水平修改输出电压的组件的通信装置800的特定实施例。在一个实施例中，通信装置800或其组件包含图1的电压调节器102、图2的电压调节器202、图3的电压调节器302所述图4的电压调节器402。通信装置800或其组件可包含活动调整逻辑858。另外，图7中描述的方法或其某些部分可在通信装置800或其组件处执行或由所述通信装置或其组件执行。
通信装置800包含例如数字信号处理器(DSP)的处理器810，其耦合到存储器832。处理器810可包含活动调整逻辑858，例如，图5的活动调整逻辑536。活动调整逻辑858可经配置以检测与处理器810的组件有关的状态和/或信息(例如，在处理器810上运行的线程的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的类型、与处理器810和/或通信装置800从休眠状态转变到唤醒状态相关联的中断信号、高速缓存未命中事件、数据从总线的到达或其任何组合)。活动调整逻辑858可经配置以基于与处理器810的组件有关的检测的状态和/或信息产生活动调整信号854，例如，图1到5的活动调整信号112。存储器832可为存储指令846的非暂时性有形计算机可读和/或处理器可读存储装置。指令846可为可由处理器810执行以执行一或多个功能。
通信装置800还可包含耦合到处理器810的电压调节器850。电压调节器850(例如，图1的电压调节器102、图2的电压调节器202、图3的电压调节器302或图4的电压调节器402)可耦合到电力供应器844。电压调节器850还可经配置以将输出电压856(例如，输出电压114或输出电压216)提供到处理器810。电压调节器850可基于活动调整信号854修改输出电压856。电压调节器850可包含可由电压调节器850(例如，由电压调节器850的处理器(未图示))执行的指令852以执行例如参看图7描述的方法的一或多个功能。
图8展示通信装置800还可包含耦合到处理器810和耦合到显示装置828的显示控制器826。译码器/解码器(编码解码器)834也可耦合到处理器810。扬声器836和麦克风838可耦合到编码解码器834。图8还指示无线控制器840可耦合到处理器810，其中无线控制器840与天线842经由收发器848通信。无线控制器840、收发器848和天线842可表示实现通过通信装置800的无线通信的无线接口。通信装置800可包含众多无线接口，其中不同无线网络经配置以支持不同联网技术或联网技术的组合(例如，低功耗蓝牙、近场通信、蜂窝式等)。
在特定实施例中，处理器810、显示器控制器826、存储器832、编码解码器834、无线控制器840、收发器848和电压调节器850包括于系统级封装或芯片上系统装置822中。在特定实施例中，输入装置830和电力供应器844耦合到芯片上系统装置822。此外，在特定实施例中，如图8中所说明，显示装置828、输入装置830、扬声器836、麦克风838、无线天线842和电力供应器844在芯片上系统装置822的外部。然而，显示装置828、输入装置830、扬声器836、麦克风838、无线天线842和电力供应器844中的每一者可耦合到芯片上系统装置822的组件，例如，接口或控制器。
结合所描述实施例，一种设备可包含用于在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号的装置。例如，用于接收的装置可包含图1的电压调节器102的一或多个组件(例如，电路)、图2的电压调节器202的一或多个组件(例如，电路)、图3的电压调节器302的一或多个组件(例如，电路)、图4的电压调节器402的一或多个组件(例如，电路)、图8的电压调节器850的一或多个组件(例如，电路)、经配置以接收信号的一或多个装置或其任何组合。
所述设备还可包含用于控制电压调节器的一或多个可变阻抗元件以修改提供到数字电路的输出电压的装置。输出电压至少部分基于活动调整信号。例如，用于控制的装置可包含图1的电压调节器102的一或多个组件(例如，处理器)、控制逻辑108、图2的电压调节器202的一或多个组件(例如，处理器)、图3的电压调节器302的一或多个组件(例如，处理器)、图4的电压调节器402的一或多个组件(例如，处理器)、图8的电压调节器850的一或多个组件(例如，处理器)、经配置以控制具有可变阻抗的组件的一或多个装置或其任何组合。
所揭示实施例中的一或多者可实施于包含便携式音乐播放器、个人数字助理(PDA)、移动位置数据单元、移动电话、蜂窝式电话、计算机、平板计算机、便携式数字视频播放器或便携式计算机的系统或设备中。另外，所述系统或所述设备可包含通信装置、固定位置数据单元、机顶盒、娱乐单元、导航装置、监视器、计算机监视器、电视、调谐器、收音机、卫星收音机、音乐播放器、数字音乐播放器、视频播放器、数字视频播放器、数字视频光盘(DVD)播放器、桌上型计算机、存储或检索数据或计算机指令的任何其它装置或其组合。作为另一说明性、非限制性实例，所述系统或所述设备可包含例如具备全球定位系统(GPS)功能的装置的远程单元、导航装置、例如仪表读取装备的固定位置数据单元或任何其它电子装置。虽然图1到8中的一或多者说明根据本发明的教示的系统、设备和/或方法，但本发明不限于这些所说明的系统、设备和/或方法。本发明的实施例可合适地在包含电路的任一装置中使用。
应理解，对本文中使用例如“第一”、“第二”等等名称的元件的任何参考通常不限制那些元件的数量或次序。相反地，这些名称可在本文中用作区别两个或两个以上元件或元件的实例的方便方法。因此，对第一和第二元件的参考不意味着可使用仅两个元件或第一元件必须以某一方式在第二元件之前。并且，除非另外说明，否则一组元件可包括一或多个元件。
如本文所使用，术语“确定”涵盖各种各样的动作。举例来说，“确定”可包含计算、运算、处理、导出、研究、查找(例如，在表、数据库或另一数据结构中查找)、断定和类似者。并且，“确定”可包含接收(例如，接收信息)、存取(例如，存取存储器中的数据)和类似者。并且，“确定”可包含解析、选择、挑选、建立和类似者。
如本文所使用，指一列项目“中的至少一者”的短语是指那些项目的任何组合，包含单一成员。作为实例，“以下各者中的至少一者：a、b或c”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。
各种说明性组件、块、配置、模块、电路和步骤已在上文大体按其功能性来描述。此功能性是实施为硬件还是处理器可执行指令取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。另外，以上描述的方法的各种操作(例如，在图1到8中的一或多者中说明的任一操作)可由能够执行所述操作的任何合适装置执行，例如，各种硬件和/或软件组件、电路和/或模块。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但此类实施决策不应被解译为引起对本发明的范围的偏离。
所属领域的技术人员将进一步了解，关于本发明描述的各种说明性逻辑块、配置、模块、电路和算法步骤可通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑装置(PLD)、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件(例如，电子硬件)、由处理器执行的计算机软件或其经设计以执行本文中描述的功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何市售处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器结合DSP核心或任何其它此配置。
在一或多个方面，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件来实施，那么可将所述功能作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机可读媒体上。计算机可读媒体包含计算机可读存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包含有助于计算机程序数据从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。借助于实例而非限制，这些计算机可读存储媒体可包含随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可抹除PROM(EPROM)、电可抹除PROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、只读光盘(CD-ROM)、其它光盘存储装置、磁盘存储装置、磁性存储装置或可用以存储呈指令或数据的形式的程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。在替代方案中，计算机可读媒体(例如，存储媒体)可与处理器集成。处理器和存储媒体可驻留在专用集成电路(ASIC)中。ASIC可驻留在计算装置或用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留在计算装置或用户终端中。
并且，任何连接被恰当地称为计算机可读媒体。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电和微波的无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波的无线技术包含在媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)和软性磁盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。因此，在一些方面中，计算机可读媒体可包含非暂时性计算机可读媒体(例如，有形媒体)。以上的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
本文中揭示的方法包含一或多个步骤或动作。在不偏离权利要求书的范围的情况下，方法步骤和/或动作可彼此互换。换句话说，除非指定了步骤或动作的特定次序，否则在不偏离本发明的范围的情况下，可修改特定步骤和/或动作的次序和/或使用。
某些方面可包含用于执行本文中呈现的操作的计算机程序产品。例如，计算机程序产品可包含具有存储(和/或编码)于其上的指令的计算机可读存储媒体，所述指令可由一或多个处理器执行以执行本文中所描述的操作。计算机程序产品可包含包装材料。
另外，应了解，用于执行本文所描述的方法和技术的模块和/或其它适当装置可在适用时由用户终端和/或基站下载和/或以其它方式获得。替代地，可经由存储装置(例如，RAM、ROM、例如压缩光盘(CD)的物理存储媒体)提供本文中所描述的各种方法。此外，可利用用于提供本文所描述的方法和技术的任何其它合适技术。应理解，本发明的范围不限于以上说明的精确配置和组件。
提供对所揭示实施例的先前描述以使所属领域的技术人员能够制作或使用所揭示实施例。虽然前述内容是针对本发明的各方面，但在不偏离本发明的基本范围的情况下，可设计出本发明的其它方面，且范围由跟着的权利要求书确定。在不偏离本发明或权利要求书的范围的情况下，可进行本文中所描述的实施例的布置、操作和细节的各种修改、改变和变化。因此，本发明并不希望限于本文中的实施例，而是应符合可能与如由跟着的权利要求书和其等效内容所界定的原理和新颖特征相一致的最广范围。

Claims (29)

1.一种集成电路，其包括：
电压调节器，其经配置以从数字电路接收活动调整信号并将输出电压提供到所述数字电路，所述电压调节器包含：
第一可变阻抗元件；
第二可变阻抗元件；
电压比较器，其经配置以产生第一控制信号以控制所述第二可变阻抗元件；以及
控制逻辑，其响应于所述活动调整信号，所述控制逻辑不同于所述电压比较器，其中所述控制逻辑经配置以产生第二控制信号以控制所述第一可变阻抗元件，且其中所述输出电压至少部分基于所述第一可变阻抗元件和所述第二可变阻抗元件。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电压调节器经配置以响应于所述数字电路的电流需求的预测的增大而增大所述输出电压，所述活动调整信号指示所述预测的增大，且其中所述控制逻辑不同于所述第一可变阻抗元件。
3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电压调节器为低压差LDO调节器，且其中所述活动调整信号包含多个活动调整信号。
4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述活动调整信号经配置以指示由所述数字电路执行的线程的数目。
5.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述活动调整信号经配置以指示将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的数目。
6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述活动调整信号经配置以指示将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的类型。
7.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述活动调整信号经配置以指示中断的接收。
8.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述活动调整信号经配置以指示高速缓存未命中事件。
9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述活动调整信号经配置以指示数据从总线的到达。
10.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述数字电路包含至少一个处理器。
11.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述控制逻辑经配置以基于所述活动调整信号预测所述数字电路的处理活动水平。
12.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电压调节器响应于时钟信号，其中所述时钟信号为数字电路时钟信号的相移版本，且其中所述数字电路响应于所述数字电路时钟信号。
13.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电压调节器包含多个无源p型金属氧化物半导体场效应晶体管pMOSFET、n型MOSFET、p型FinFET、n型FinFET或其任何组合。
14.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电压调节器包含开关模式电力供应器，且其中所述开关模式电力供应器包含多个无源元件。
15.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一可变阻抗元件和/或所述第二可变阻抗元件包含一或多个电阻器。
16.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电压比较器包含电压比较器。
17.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一可变阻抗元件和所述第二可变阻抗元件并联耦合至供电电压。
18.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一可变阻抗元件包括无源装置和多个晶体管。
19.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电压调节器经配置以增大所述输出电压以减小与所述数字电路的电流消耗的增大相关联的所述输出电压的下降。
20.一种用于电压调整的方法，其包括：
在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号；
在不同于所述数字电路的控制逻辑处产生第一控制信号以控制所述电压调节器的数字可变阻抗元件；以及
在既不同于所述控制逻辑也不同于所述数字电路的电压比较器处产生第二控制信号以控制所述电压调节器的模拟可变阻抗元件，其中从所述电压调节器提供到所述数字电路的输出电压至少部分基于所述电压调节器的所述数字可变阻抗元件和所述模拟可变阻抗元件。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包含响应于所述第一控制信号使所述数字可变阻抗元件的电阻变化。
22.根据权利要求20所述的方法，进一步包含响应于所述第一控制信号使驱动所述数字可变阻抗元件的电流的相位变化。
23.根据权利要求20所述的方法，进一步包含响应于所述第一控制信号使驱动所述数字可变阻抗元件的多个电流的相位变化。
24.根据权利要求20所述的方法，进一步包含响应于所述活动调整信号指示所述数字电路的电流需求的预测的增大而增大所述输出电压。
25.根据权利要求20所述的方法，其中所述活动调整信号指示由所述数字电路执行的线程的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的数目、将在一或多个随后时钟循环期间执行的指令的类型、与所述数字电路从休眠状态转变到唤醒状态相关联的中断信号、高速缓存未命中读取事件或其组合。
26.根据权利要求20所述的方法，其中所述活动调整信号对应于在一或多个随后时钟循环期间的所述数字电路的计划的处理活动。
27.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括在所述电压调节器处接收时钟信号，其中所述时钟信号为数字电路时钟信号的相移版本，且其中所述数字电路响应于所述数字电路时钟信号。
28.一种用于电压调整的设备，其包括：
用于在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号的装置；
用于产生第一控制信号以控制所述电压调节器的第一可变阻抗元件的装置；以及
用于经由电压比较器产生第二控制信号以控制所述电压调节器的第二可变阻抗元件的装置，用于产生所述第二控制信号的装置不同于用于产生所述第一控制信号的装置，其中从所述电压调节器提供到所述数字电路的输出电压至少部分基于所述第一可变阻抗元件和所述第二可变阻抗元件。
29.一种存储可由计算机执行以执行包括以下的操作的指令的非暂时性计算机可读存储媒体：
在电压调节器处接收来自数字电路的活动调整信号；
在不同于所述数字电路的控制逻辑处产生第一控制信号以控制所述电压调节器的数字可变阻抗元件；以及
在既不同于所述控制逻辑也不同于所述数字电路的电压比较器处产生第二控制信号以控制所述电压调节器的模拟可变阻抗元件，其中从所述电压调节器提供到所述数字电路的输出电压至少部分基于所述电压调节器的所述数字可变阻抗元件和所述模拟可变阻抗元件。
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