CN105723620B - 用于补偿电子设备中的工艺变化的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于补偿工艺变化的电子设备。该电子设备包括第一电路和第二电路,第一电路被配置为消耗供应给第一电路的电流,第二电路被配置为控制供应给第一电路的电流。第二电路被配置为:基于使用与第一电路的第一元件的种类相同的种类的第二元件生成的脉冲信号的频率,来生成用于控制供应给所述电路的电流的信号。

Description

用于补偿电子设备中的工艺变化的装置和方法
技术领域
本公开涉及根据电子设备中的工艺变化(process variation)的对电路元件(circuit component)的特性差异补偿。
背景技术
电子设备包括许多电路。特别地,通信电子设备可以包括用于控制射频(RF)的电路,并且该电路主要包括用于生成信号的频率合成器。在频率合成器中,用于生成具有期望的频率的信号的部件被称为压控振荡器(VCO),并且VCO是消耗相对大量电流的电路之一。
当半导体电路被制造时,由于在晶圆上的位置,可能发生工艺变化。在互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺中,晶体管相对容易遭受大的工艺变化。例如,基于工艺变化,晶体管在慢-慢(Slow-Slow,SS)角中工作缓慢,在快-块(Fast-Fast,FF)角中工作快速,并且在典型-典型(Typical-Typical,TT)角中正常工作。被设计为即使在工艺变化中仍然稳定工作的诸如VCO的电路被典型地基于最差工艺条件(也就是说,基于其中晶体管最缓慢地工作的工艺特性)来设计。结果,具有相对不同工作速度的设备消耗比必要的更多的电流。
以上信息作为背景信息呈现仅仅是为了帮助对本公开的理解。对于上述任何内容是否可用作关于本公开的现有技术,没有做出任何确定,也没有做出断言。
发明内容
技术问题
本公开的各种方面解决至少上述问题和/或缺点,并且提供至少下述优点。因此,本公开的一方面提供用于补偿电子设备中的工艺变化的装置和方法。
因此,本公开的另一方面提供用于在电子设备中防止由于工艺变化而供应的过电流的装置和方法。
本公开的又一方面提供用于在电子设备中根据工艺变化监视设备特性的装置和方法。
本公开的又一方面提供用于通过根据电子设备中的工艺变化而增大或减小电流来最优化功率消耗的装置和方法。
本公开的又一方面提供用于通过在根据电子设备中的工艺变化而变化的电路的输出信号的恒定电平处增大或减小电流,来最小化电流偏差的装置和方法。
本公开的又一方面提供用于最小化电流消耗以便监视和补偿电子设备中的工艺变化的装置和方法。
根据本公开的一方面,提供了一种电子设备。该电子设备包括第一电路和第二电路,第一电路被配置为消耗供应给第一电路的电流,第二电路被配置为控制供应给第一电路的电流。这里,第二电路被配置为:基于使用与第一电路的第一元件的种类相同的种类的第二元件生成的脉冲信号的频率,来生成用于控制所述电流的信号。
根据本公开的另一方面,提供了用于操作电子设备的方法。该方法包括:使用与电路的第一元件的种类相同的种类的第二元件来生成脉冲信号,所述电路消耗供应给所述电路的电流,以及基于所述脉冲信号的频率生成用于控制供应给所述电路的电流的信号。
从下面结合附图来披露本公开的各种实施例的详细描述中,本公开的其它方面、优点、和显著特征将对本领域技术人员而言变得清楚。
附图说明
从以下结合附图的描述,本发明的一定实施例的以上及其它方面、特征、和优点将更加清楚,其中:
图1示出根据本公开的实施例的电子设备;
图2示出根据本公开的实施例的电子设备中的工艺变化监视电路;
图3示出根据本公开的实施例的电子设备中的工艺变化监视电路的操作;
图4示出根据本公开的实施例的压控振荡器(VCO)的电路;
图5示出根据本公开的实施例的VCO的信号发生电路的电路;
图6示出根据本公开的实施例的VCO的电流源的电路;
图7示出根据本公开的实施例的VCO的另一电路;
图8示出根据本公开的实施例的VCO的电流源的另一电路;
图9示出根据本公开的实施例的VCO的又一电路;
图10示出根据本公开的实施例的电子设备的操作;以及
图11示出根据本公开的另一实施例的电子设备的操作。
贯穿附图,相似的参考标号将被理解为指代相似的部分、组件、和结构。
具体实施方式
以下参考附图的描述被提供来帮助全面地理解如权利要求及其等同物所定义的本公开的各种实施例。其包括各种具体细节以帮助该理解,但是这些具体细节将被认为仅仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员将认识到,可以对这里描述的各种实施例进行各种改变和修改,而不脱离本公开的范围和精神。此外,为了清楚和简洁,对熟知的功能和结构的描述可以被省略。
在下面的描述和权利要求中使用的术语和词语不限于文献学含义,而仅仅是被发明人用来使得对本公开的理解清楚和一致。因此,本领域技术人员应该清楚,以下对本公开的各种实施例的描述仅仅是为了例示的目的而提供,而不是为了限制如所附权利要求及其等同物所定义的本公开的目的而提供。
将理解,单数形式的“一”、“该”包括复数的指示物,除非上下文清楚地另外规定。因此,例如,对“组件表面”的引用包括对这样的表面中的一个或多个的引用。
通过术语“基本上”,其意味着:所叙述的特性、参数、或者值不必精确地实现,相反,包括例如容差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员所熟知的其它因素的偏差或者变化可以以不妨碍所述特性意图提供的效果的量来发生。
本公开的各种实施例提供了用于补偿电子设备中的工艺变化的技术。
在下文中,工艺变化指示根据半导体制造中的物理/环境因素而发生的元件的性能方面的变化。例如,工艺变化可以包括缓慢工作速度的慢-慢(SS)角、快速工作速度的快-快(FF)角、以及典型工作速度的典型-典型(TT)角,并且还可以包括那些三个角之外的其它情况。为了容易理解,包括第一工艺特性、第二工艺特性、和第三工艺特性的三个工艺特性被示出。在下文中,第一工艺特性对应于快速工作速度和FF角,第二工艺特性对应于典型工作速度和TT角,而第三工艺特性对应于缓慢工作速度和SS角。
图1是根据本公开的实施例的电子设备的框图。
参考图1,电子设备包括相位频率检测器110、电荷泵120、环路滤波器130、压控振荡器(VCO)140、N划分器(N-divider)150、和监视器160。
相位频率检测器110接收参考时钟以及来自N划分器150的反馈信号Fdiv,并且确定参考时钟和所述反馈信号的频率差和相位差。相位频率检测器110基于所述参考时钟和Fdiv信号来输出升信号(up-signal)UP和降信号(down-signal)DN之一。也就是说,相位频率检测器110将参考时钟和接收到的反馈信号的相位进行比较,并且根据所述比较来输出升信号或者降信号。更详细地,当参考时钟的相位比反馈信号的相位更快时,相位频率检测器110输出升信号,而当参考时钟的相位比反馈信号的相位更慢时,相位频率检测器110输出降信号。
电荷泵120基于从相位频率检测器110输出的信号,供应或者恢复环路滤波器130的一定量的电荷。因为该电压根据参考时钟和反馈信号之间的差而从基准电压升高或降低,所以电荷泵120执行两分支操作。也就是说,电荷泵120供应电荷以增大电压以及恢复电荷以降低电压。也就是说,电荷泵120在升信号被输入时供应电荷,并且在降信号被输入时恢复电荷。
环路滤波器130累积或释放由电荷泵120供应或者恢复的电荷。在环路滤波器130中累积的电荷根据电荷泵120而变化。例如,环路滤波器130可以采用低通滤波器(LPF)。环路滤波器130向VCO 140施加控制电压。也就是说,环路滤波器130改变VCO 140的控制电压。
VCO 140输出具有与所述控制电压相对应的频率的信号。也就是说,VCO 140输出具有与从环路滤波器130反馈的电压相对应的频率的信号。VCO 140控制电流供应并且在监视器160的控制下输出幅度。
N划分器150划分VCO 140的输出信号,然后将划分后的信号输出到相位频率检测器110。也就是说,N划分器150利用对于相位频率检测器110的相位比较而言足够的频率来改变VCO 140的输出信号的频率。例如,可以类似于数字计数器那样来配置N划分器150。
监视器160确定VCO 140的电路元件的工艺变化,并且基于该工艺变化控制VCO140的电流供应。监视器160向VCO 140输出电流控制信号。例如,电流控制信号可以控制VCO140的电流源或者稳压器(regulator)。当控制电流源时,控制比特串可以指示是否激活用于供应电流的晶体管。在图2中更详细地描述监视器160。
图2是根据本公开的实施例的电子设备中的工艺变化监视电路的框图。图2描绘了图1的监视器160的示例。
参考图2,监视器160包括环形VCO 262、计数器264、减法器266、和比较器268。
环形VCO 262包括具有与VCO 140的晶体管相同的工艺特性的晶体管。环形VCO262生成一定频率的脉冲信号,并且所述频率可以根据环形VCO 262的晶体管的工艺特性而变化。例如,可以通过使用晶体管将奇数的反相器(inverter)串联连接并且将最后一级的反相器输出输入到最初一级的反相器来配置环形VCO 262。
计数器264在从环形VCO 262输出的脉冲信号中的一定时间段期间对脉冲的数量进行计数。作为数字元件的计数器264输出数字数据,也就是说,指示计数结果的比特串。例如,计数器264可以在参考时钟的一个脉宽期间对环形VCO 262的输出信号的脉冲的数量进行计数。
减法器266从计数器264的计数值中减去预定义的参考值。作为数字器件的减法器266输出作为比特串的减法结果。也就是说,减法器266输出指示计数值比参考值大多少的信息。
比较器268根据减法器266的减法结果,生成用于控制VCO 140的电流供应的电流控制信号。电流控制信号值被确定为对应于该减法结果的范围。也就是说,比较器268在与第一工艺特性、第二工艺特性、和第三工艺特性相对应的范围当中,确定从减法器266输出的减法结果的范围,并且基于所确定的范围来输出电流控制信号。例如,对于相同电路元件,第一工艺特性具有相对更大的电流供应。在这种情况下,与其它工艺特性相比,比较器268输出进行控制以便去激活更多电路元件的电流控制信号。
更具体地,在第一工艺特性中,VCO 140的电流相对增大。因此,与第二工艺特性相比,电流控制信号值被确定为减少VCO 140的电流源中的激活的晶体管的数量。相反,在第三工艺特性中,环形VCO 262的输出频率相对较低,因此,电流控制信号值被确定为增加VCO140的电流源中的激活的晶体管的数量。
图2的结构中的工艺变化监视和补偿在图3中被说明。
图3描绘了根据本公开的实施例的电子设备中的工艺变化监视电路的操作。参考图3,该操作是在图2的监视器160的每个块中进行。
参考图3,在操作371,环形VCO 262和计数器264执行计数。在图3中,参考时钟的一个脉宽被设定为计数间隔,并且环形VCO 262在一个计数间隔期间输出31个脉冲。计数器264对31个输出脉冲进行计数,并且输出5比特的计数结果。因此,计数输出是具有31的二进制。虽然计数间隔是基于图3中的参考时钟定义的,但是监视器160还可以包括用于划分计数间隔的单独的时钟发生器。
在操作373,减法器266执行减法。在图3中,计数输出是31,并且参考值是16。结果,减法结果是15。在各种实施例中,参考值可以不同。例如,参考值可以基于VCO 140的工艺和频率范围来定义。可替换地,减法器266可以从外部接收参考值。可以通过仿真、或者基于第二工艺特性的(也就是说,典型操作的)元件,来预测和定义参考值。
在操作375,比较器268执行控制信号输出。在图3中,第一工艺特性和第二工艺特性之间的边界值被设定为5,而第二工艺特性和第三工艺特性之间的边界值被设定为-5。换句话说,当减法结果超过5时,第一工艺特性被确定,当减法结果在-5和5之间时,第二工艺特性被确定,而当减法结果在-5以下时,第三工艺特性被确定。在各种实施例中,边界值可以不同。例如,边界值可以基于VCO 140的工艺和频率范围来定义。可替换地,比较器268可以从外部接收边界。可以通过仿真、或者基于第二工艺特性的(也就是说,典型的工作的)元件,来预测和定义边界值。对于第一工艺特性,电流控制信号值被设定为‘1100’,对于第二工艺特性,电流控制信号值被设定为‘1110’,而对于第三工艺特性,电流控制信号值被设定为‘1111’。因为在图3中减法结果是15,所以第一工艺特性被确定,并且电流控制信号值是‘1100’。
电流控制信号可以控制VCO 140的电流源或者稳压器。例如,当电流控制信号控制电流源时,其可以指示是否激活电流源中的供应电流的晶体管。在这种情况下,图3的电流控制信号可以指示是否激活四个晶体管。例如,‘1100’可以激活所述四个晶体管中的两个,‘1110’可以激活所述四个晶体管中的三个,而‘1111’可以激活所述四个晶体管中的全部。当电流控制信号控制稳压器时,其可以指示施加在稳压器中的VCO内部电路的电压等级。
图4描绘了根据本公开的实施例的VCO的电路。
参考图4,VCO包括信号发生器电路410和电流源420。信号发生器电路410生成频率信号,并且该频率信号被输出到端口VOUT和端口VOUTB。信号发生器电路410消耗电流以用于操作,并且该电流被输入端口IIN并且流经端口IOUT。信号发生器电路410可以配置为如图5中所示。
图5描绘了根据本公开的实施例的VCO的信号发生电路的电路。
参考图5,信号发生电路410包括第一P型金属氧化物半导体器件(PMOS)晶体管502、第二PMOS晶体管504、电容器506、电感器508、可变电容器510和512、第一N型MOS(NMOS)晶体管514、以及第二NMOS晶体管516。第一PMOS晶体管502和第二PMOS晶体管504的源极连接到端口IIN,第一PMOS晶体管502的栅极连接到第二PMOS晶体管504的漏极,而第二PMOS晶体管504的栅极连接到第一PMOS晶体管502的漏极。电容器506和电感器508的端点连接到端口VOUT和端口VOUTB,可变电容器510和512利用一个端点彼此连接,而它们的另一端点分别连接到端口VOUT和端口VOUTB。第一NMOS晶体管514和第二NMOS晶体管516的源极连接到端口IIN,第一NMOS晶体管514的栅极连接到第二NMOS晶体管516的漏极,而第二NMOS晶体管516的栅极连接到第一NMOS晶体管514的漏极。
电流源420连接到端口IOUT,如图4中所示,并且供应用于信号发生器电路410的电流。作为使用NMOS晶体管的电流源的、连接到端口IOUT的电流源420在尺寸上小于PMOS晶体管,但是它可能导致更大的噪声。电流源420根据电流控制信号来控制电流供应。例如,电流源420包括用于供应电流的多个晶体管,仅仅激活与电流控制信号的被设置为正值(例如,1)的比特相对应的晶体管,并且因此控制电流供应。例如,电流源420可以被配置为如图6中所示。
图6描绘了根据本公开的实施例的VCO的电流源的电路。
参考图6,电流源420包括N个NMOS晶体管602-1到602-N。所述N个NMOS晶体管602-1到602-N根据电流控制信号的比特来供应电流。N个NMOS晶体管602-1到602-N的漏极连接到端口IOUT,而源极接地。电流控制信号的比特分别地应用到N个NMOS晶体管602-1到602-N的栅极。在这时,只有接收正值(例如,1)的NMOS晶体管供应电流。也就是说,并联连接的N个NMOS晶体管602-1到602-N中的全部或一部分按照电流控制信号的指示来供应电流,并且因此电流源420的总电流供应可以被调节(regulate)。
图7描绘了根据本公开的实施例的VCO的另一电路。
参考图7,VCO包括信号发生器电路710和电流源720。信号发生器电路710生成频率信号,并且该频率信号被输出到端口VOUT和端口VOUTB。信号发生器电路710消耗电流以用于操作,并且该电流被输入端口IIN并且流经端口IOUT。信号发生器电路710可以配置为如图5中所示。
电流源720连接到端口IIN并且供应用于操作信号发生器电路710的电流。作为使用PMOS晶体管的电流源的、连接到端口IOUT的电流源720在尺寸上大于NMOS晶体管,但是它可能导致更小的噪声。电流源720根据电流控制信号来控制电流供应。例如,电流源720包括用于供应电流的多个晶体管,仅仅激活与电流控制信号的被设置为正值(例如,1)的比特相对应的晶体管,并且由此控制电流供应。例如,电流源720可以被配置为如图8中所示。
图8描绘了根据本公开的实施例的VCO的电流源的另一电路。
参考图8,电流源720包括N个PMOS晶体管802-1到802-N。所述N个PMOS晶体管802-1到802-N根据电流控制信号的比特来供应电流。N个PMOS晶体管802-1到802-N的漏极连接到端口IIN。电流控制信号的比特分别地应用到N个PMOS晶体管802-1到802-N的栅极。在这时,只有接收正值(例如,1)的PMOS晶体管供应电流。也就是说,并联连接的N个PMOS晶体管802-1到802-N中的全部或一部分按照电流控制信号的指示来供应电流,并且因此电流源720的总电流供应可以被调节。
图9描绘了根据本公开的实施例的VCO的又一电路。
参考图9,VCO包括信号发生器电路910和低压差(Low-Dropout,LDO)稳压器920。信号发生器电路910生成频率信号,并且该频率信号被输出到端口VOUT和端口VOUTB。信号发生器电路910消耗电流以用于操作,并且该电流被输入端口IIN并且流经端口IOUT。信号发生器电路910可以配置为如图5中所示。
LDO稳压器920连接到端口IIN并且供应电压。LDO稳压器920根据电流控制信号控制电压供应。例如,LDO稳压器920根据电流控制信号的被设定为正值(例如,1)的比特的数量来确定供应电压值。例如,被设定为正值的比特越多,则输出的供应电压值越高。
由此,用于补偿VCO的电路被说明。本公开的监视电路是具有数字输出的数字电路,并且因而可以应用在包括具有工艺变化的元件的任何电路。因此,本公开不限于VCO,并且可同等地应用在包括具有工艺变化的元件(诸如晶体管)的任何电路。
图10描绘了根据本公开的实施例的电子设备的操作。
参考图10,在操作1001,电子设备使用与将被补偿的电路中的元件的种类相同的种类的元件来生成脉冲信号。例如,该元件可以是晶体管。脉冲信号可以由包括反相器的环形VCO使用晶体管生成。环形VCO的输出信号的频率根据晶体管的工艺特性而变化。
在操作1003,电子设备基于脉冲信号的频率值来确定设备的工艺特性。也就是说,用来生成脉冲信号的元件和将被补偿的电路中的元件具有相同的和/或基本上相似的特性。例如,电子设备基于针对多个预定义的工艺特性的频率值的范围来确定工艺特性。更具体地,电子设备可以将一定时间段的脉冲信号的脉冲数量与所述范围的边界值进行比较。为了减少用于范围确定的信息比特的数量,电子设备可以将通过从脉冲数量减去参考值所获得的值与所述边界值进行比较。
在操作1005,电子设备生成与工艺特性相对应的电流控制信号,并且将该电流控制信号施加在所述电路以便进行补偿。电流控制信号调节被供应给所述电路的电流以便进行补偿。例如,电流控制信号可以指示是否激活电流源中的供应电流的组件,或者指示稳压器的供应电压。也就是说,电流控制信号可以是与电流源中的用于供应电流的元件的激活有关的指示符比特的集合。
图11示出根据本公开的另一实施例的电子设备的操作。
参考图11,在操作1101,电子设备确定它是否被初始驱动。例如,电子设备确定它是否被开启。
在操作1103,在初始驱动时,电子设备根据使用与将被补偿的电路中的元件的种类相同的种类的元件生成的脉冲信号,来生成所述电路的电流控制信号。例如,脉冲信号可以由包括反相器的环形VCO使用晶体管生成。更具体地,电子设备可以基于针对多个预定义的工艺特性的频率值的范围来确定工艺特性,并且可以生成与工艺特性相对应的电流控制信号。电流控制信号调节被供应给所述电路的补偿电流。
在操作1105,电子设备切断和/或关断工艺变化补偿电路。也就是说,在确定电流控制信号值之后,也就是说,在补偿工艺变化之后,电子设备切断工艺变化补偿电路。也就是说,电子设备关断工艺变化补偿电路中的至少一个元件。
如上所述,工艺变化补偿方法是在电子设备的初始驱动时执行。更详细地,工艺变化补偿可以在电子设备的初始上电之后的一定时间里进行,因为需要花费至少一些时间来正常地操作电子设备中的电路。例如,可以在需要工艺变化补偿的电路和用于工艺变化补偿的电路被正常化之后实现工艺变化补偿。也就是说,初始驱动包括正常操作。
电子设备在初始驱动时执行校准,并且工艺变化监视和补偿电路并不一直操作。因此,除了要进行补偿的电路的操作之外,不会为了工艺变化补偿而消耗附加电流,并且要进行补偿的电路的相位噪声不那么可能降低。
可以利用数字输出来获得工艺变化。因此,通过将电路的偏置电路设计为向电流源阵列那样对于工艺变化敏感,用于补偿工艺变化的偏置电流可以被设置而无需附加电路。
通过根据电子设备中的工艺变化来调节电路的供应电流,电流可以被最优化。另外,因为工艺变化被使用简单的数字电路来监视和控制,即使在电流工艺发生变化的情况下,电路也可以被容易地设计。此外,数字输出可以被广泛地应用到各种电路。
根据权利要求书以及本说明书中的描述的本发明的实施例可以以硬件、软件、或者硬件和软件的组合的形式来实现。
这样的软件可以存储在计算机可读存储介质中。该计算机可读存储介质存储一个或多个程序(软件模块),所述一个或多个程序包括当被电子设备中的一个或多个处理器运行时使得该电子设备执行本发明的方法的指令。
这样的软件可以以易失性或者非易失性储存器(诸如,例如,像只读存储器(ROM)那样的存储设备,无论是否可擦除或可再写)的形式存储,或者以存储器(诸如,例如,随机存取存储器(RAM)、存储器芯片、器件或集成电路)的形式存储,或者存储在光可读或磁可读介质(诸如,例如,光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、磁盘、或者磁带等等)上。将理解,所述存储设备和存储介质是适于存储包括当被运行时实施本发明的实施例的指令的程序或多个程序的机器可读储存器的实施例。实施例提供包括用于实施如本说明书的权利要求中的任何一个权利要求中要求保护的装置或方法的代码的程序、以及存储这样的程序的机器可读储存器。更进一步,这样的程序可以经由任何介质(诸如,通过有线或无线连接来携载的通信信号)电子地传达,并且实施例适当地包含这样的程序。
虽然已经参考本公开的各种实施例示出和描述本公开,但是本领域技术人员将理解,可以做出各种形式和细节上的改变,而不脱离如所附权利要求及其等同物定义的本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种电子设备,包括:
第一电路;以及
第二电路,
其中,第二电路被配置为:
通过使用与第一电路的第一元件相对应的第二电路的第二元件来生成脉冲信号;以及
向第一电路发送基于所述脉冲信号的频率的用于确定正被提供给第一电路的电流的信号,
其中,第一电路被配置为基于所确定的电流生成输出信号。
2.如权利要求1所述的电子设备,
其中,第一电路和第二电路中的至少一个包括压控振荡器VCO。
3.如权利要求1所述的电子设备,其中,第二电路包括数字电路,所述数字电路被配置为:
基于所述频率确定与第二电路的第二元件的工艺特性相关联的值;以及
向第一电路发送根据所述值生成的信号。
4.如权利要求3所述的电子设备,其中,所述数字电路被配置为:
对与一定时段相对应的所述脉冲信号的脉冲的数量进行计数;以及
基于所述脉冲的数量和参考值来确定所述值,并且
其中,所述参考值是基于第一电路的频率范围和第一元件的工艺特性中的至少一个来确定的。
5.如权利要求1所述的电子设备,其中,第二电路被配置为在电子设备初始操作时进行操作。
6.如权利要求1所述的电子设备,其中,第二元件包括晶体管。
7.如权利要求1所述的电子设备,其中,所述脉冲信号的频率根据第二元件的工艺特性而变化。
8.如权利要求1所述的电子设备,其中,所述信号指示是否激活第一电路的电流源中的元件中的每一个。
9.如权利要求1所述的电子设备,其中,所述信号指示是否激活第一电路的稳压器中的元件中的每一个。
10.如权利要求1所述的电子设备,其中,第一元件和第二元件根据制造工艺具有基本相同的特性。
11.一种用于操作电子设备的方法,该方法包括:
通过使用与第一电路的第一元件相对应的第二电路的第二元件来生成脉冲信号;
向第一电路发送基于所述脉冲信号的频率的用于确定正提供给第一电路的电流的信号;以及
基于所确定的电流来生成输出信号。
12.如权利要求11所述的方法,
其中,第一电路和第二电路中的至少一个包括压控振荡器VCO。
13.如权利要求11所述的方法,其中,第二电路包括:
数字电路,被配置为:
基于所述频率确定与第二电路的第二元件的工艺特性相关联的值;以及
向第一电路发送根据所述值生成的信号。
14.如权利要求13所述的方法,其中,所述数字电路被配置为:
对与一定时段相对应的所述脉冲信号的脉冲的数量进行计数;以及
基于所述脉冲的数量和参考值来确定所述值,并且
其中,所述参考值是基于第一电路的频率范围和第一元件的工艺特性中的至少一个来确定的。
15.如权利要求11所述的方法,其中,用于控制供应给所述电路的电流的信号是在电子设备初始操作时生成的。
16.如权利要求11所述的方法,其中,第二元件包括晶体管。
17.如权利要求11所述的方法,其中,所述脉冲信号的频率根据第二元件的工艺特性而变化。
18.如权利要求11所述的方法,其中,所述信号指示是否激活所述电路的电流源中的元件中的每一个。
19.如权利要求11所述的方法,其中,所述信号指示是否激活第一电路的稳压器中的元件中的每一个。
20.如权利要求11所述的方法,其中,第一元件和第二元件根据制造工艺具有基本上相同的特性。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6545564B2 (ja) * 2015-08-06 2019-07-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US10291237B2 (en) * 2016-04-11 2019-05-14 Mediatek Inc. Oscillator circuit with reconfigurable oscillator amplifier and/or hybrid amplitude calibration circuit and associated method
US10284205B2 (en) 2016-10-21 2019-05-07 Infineon Technologies Ag Adaptive bandwidth systems and methods
CN110995158A (zh) * 2019-11-27 2020-04-10 芯创智(北京)微电子有限公司 一种补偿环形震荡器工艺角变化的电流结构
CN115390616B (zh) * 2022-10-25 2023-01-03 太景科技(南京)有限公司 一种偏置装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1595806A (zh) * 2003-09-05 2005-03-16 阿尔特拉公司 用于可编程逻辑设备的双增益环路电路
CN101174825A (zh) * 2006-10-27 2008-05-07 英飞凌科技股份公司 延迟级、环形振荡器、pll电路和方法
CN101814917A (zh) * 2009-02-19 2010-08-25 中国科学院微电子研究所 可实现频段选择的自校正锁相环频率综合器
US20130234755A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 Realtek Semiconductor Corp. Impedance calibration device and method

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI264875B (en) 2005-01-14 2006-10-21 Ind Tech Res Inst Voltage controlled oscillator capable of resisting supply voltage variation and/or process variation
US7663415B2 (en) * 2005-12-30 2010-02-16 Stmicroelectronics Pvt. Ltd. Phase locked loop (PLL) method and architecture
KR100717103B1 (ko) 2006-03-04 2007-05-10 삼성전자주식회사 전압제어 발진기의 발진 주파수를 자동 튜닝할 수 있는위상동기루프 회로, 및 지연라인의 지연시간을 자동 튜닝할수 있는 지연동기루프 회로
US7777577B2 (en) * 2007-09-28 2010-08-17 Texas Instruments Incorporated Dual path phase locked loop (PLL) with digitally programmable damping
CN101588178B (zh) * 2008-05-23 2011-08-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 自偏置锁相环
US8611437B2 (en) * 2012-01-26 2013-12-17 Nvidia Corporation Ground referenced single-ended signaling
US8390349B1 (en) * 2012-06-26 2013-03-05 Intel Corporation Sub-picosecond resolution segmented re-circulating stochastic time-to-digital converter
US8736387B2 (en) * 2012-07-24 2014-05-27 Nxp B.V. Chopper based relaxation oscillator
US9344065B2 (en) * 2012-10-22 2016-05-17 Mediatek Inc. Frequency divider, clock generating apparatus, and method capable of calibrating frequency drift of oscillator
US9112484B1 (en) * 2012-12-20 2015-08-18 Mie Fujitsu Semiconductor Limited Integrated circuit process and bias monitors and related methods
US8963649B2 (en) * 2012-12-31 2015-02-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. PLL with oscillator PVT compensation
EP2849344B1 (en) * 2013-09-12 2019-11-06 Socionext Inc. Circuitry and methods for use in mixed-signal circuitry
EP2849345B1 (en) * 2013-09-12 2020-11-04 Socionext Inc. Circuitry and methods for use in mixed-signal circuitry
US9374099B2 (en) * 2014-03-25 2016-06-21 Mediatek Inc. Oscillating signal generator, phase-lock loop circuit using the oscillating signal generator and control method of the oscillating signal generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1595806A (zh) * 2003-09-05 2005-03-16 阿尔特拉公司 用于可编程逻辑设备的双增益环路电路
CN101174825A (zh) * 2006-10-27 2008-05-07 英飞凌科技股份公司 延迟级、环形振荡器、pll电路和方法
CN101814917A (zh) * 2009-02-19 2010-08-25 中国科学院微电子研究所 可实现频段选择的自校正锁相环频率综合器
US20130234755A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 Realtek Semiconductor Corp. Impedance calibration device and method

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