CN107800296A - 用于电源电流整形的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于电源电流整形的系统和方法。根据一个实施例，一种设备包括被配置成向多个功能组件提供电源信号的电源端子和耦合到电源端子的电源整形电路。电源整形电路被配置成确定电源信号的变化信号并且基于该变化信号通过控制耦合到电源端子的虚设负载来整形电源信号的改变。

Description

用于电源电流整形的系统和方法

技术领域

本发明一般涉及电子系统，并且在具体的实施例中涉及用于电源电流整形的系统和方法。

背景技术

换能器将信号从一个域转换到另一个域，并经常用于传感器。在日常生活中见到的一种具有换能器的常见传感器是将声波转换为电信号的麦克风。常见传感器的另一个示例是温度计。存在通过将温度信号换能成电信号而用作温度计的各种换能器。

基于微机电系统(MEMS)的传感器包括使用微加工技术生产的一系列换能器。诸如MEMS麦克风的MEMS通过测量换能器中的物理状态的变化从环境中收集信息并将转换的信号传送到连接到MEMS传感器的处理电子设备。可以使用类似于用于集成电路的微加工制造技术来制造MEMS设备。

MEMS设备可以被设计成用作例如振荡器、谐振器、加速度计、陀螺仪、温度传感器、压力传感器、麦克风和微反射镜。许多MEMS设备使用电容性感测技术以用于将物理现象转换成电信号。在这种应用中，使用接口电路将传感器中的电容变化转换成电压信号。

一种这样的电容性感测设备是MEMS麦克风。MEMS麦克风通常具有与刚性背板隔开很小距离的可偏转膜。响应于入射在膜上的声压波，其朝向或远离背板偏转，从而改变膜和背板之间的分隔距离。通常，膜和背板由导电材料制成并形成电容器的“板”。因此，当分离膜和背板的距离响应于入射的声波而改变时，“板”之间的电容改变并且生成电信号。

基于MEMS的传感器通常用于移动电子设备，如平板电脑或移动电话。在一些应用中，可能需要增加这些基于MEMS的传感器的功能性，以便为诸如例如平板计算机或移动电话的包括基于MEMS的传感器的电子系统提供额外的或改进的功能性。

发明内容

根据一个实施例，一种设备包括被配置成向多个功能组件提供电源信号的电源端子和耦合到电源端子的电源整形电路。电源整形电路被配置成确定电源信号的变化信号并且基于该变化信号通过控制耦合到电源端子的虚设负载来整形电源信号的改变。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图的以下描述，其中：

图1图示了一个实施例设备的系统框图；

图2A和图2B图示了用于说明实施例特征的电源电流的图；

图3图示了一个实施例电源整形系统的示意图；

图4图示了另一实施例电源整形系统的示意图；

图5图示了一个实施例封装设备的系统示意图；以及

图6图示了一个实施例操作方法的框图。

除非另有说明，不同图中的对应的数字和符号通常指对应的部分。绘制附图是为了清楚地说明实施例的相关方面，并不一定按比例绘制。

具体实施方式

以下详细讨论各种实施例的制作和使用。然而，应当理解，本文描述的各种实施例可应用于各种各样的特定上下文中。所讨论的具体实施例仅仅是制造和使用各种实施例的具体方式的说明，并且不应当在有限的范围内解释。

在特定上下文中关于各种实施例进行描述，上下文即包含多个组件的设备，并且更具体地，包括传感器和功能电路块的封装组件。本文描述的各种实施例中的一些包括MEMS换能器系统、封装组件、用于换能器和MEMS换能器系统的接口电路、电源信号、电源变化、热串扰以及包括MEMS换能器和关联接口电路的封装组件。在其他实施例中，根据本领域已知的任何方式，方面也可以应用于涉及任何类型的换能器或封装组件的其他应用。

为了增加各种封装设备的功能性和性能，在各种实施例中，多个功能组件被包括在同一封装设备中。例如，各种实施例的封装设备包括耦合到一个或多个集成电路(IC)的多个传感器。传感器可以包括温度传感器、麦克风、压力传感器、湿度传感器、气体传感器、加速度计、陀螺仪或其他传感器。类似地，一个或多个IC可以包括时钟电路、带隙基准电路、测试和校准电路、电荷泵电路、偏置电路、测量电路、模数换能器(ADC)、数模换能器(DAC)或其他电路。这些各种功能组件，包括传感器和/或集成电路组件，可以集成在单个IC上，或者可以作为附接在一起(诸如在芯片堆叠中或印刷电路板(PCB)上)单独的组件并且被并入单个设备封装而被提供。这种实施例可以在单个封装内提供额外的功能性，并且可以导致例如成本节约、增加的性能、降低的功耗和物理空间节省。

当多个这种功能组件组合成单个封装设备时，出现各种性能特征。一个这种特征是热串扰。发明人已经发现，在各种功能组件在操作期间开启或关闭时发生的电源消耗的小或大的变化导致发热量的增加或减少。单个封装设备内的发热变化可能导致各种功能组件之间的热干扰，本文描述为热串扰。特别地，发明人已经发现，由热串扰引起的小或大的温度波动以各种频率组分出现，这些频率组分还可以包括在额外频率的谐波。在一些实施例中，诸如各种传感器的各种功能组件可能对特定频带内的信号敏感。

发明人已经发现，当热串扰的频率组分或其谐波落入封装设备中的功能组件(包括传感器)的敏感频带内时，即使小的变化也可能对特定频段敏感的功能组件或传感器造成噪声或劣化的性能。因此，根据各种实施例，系统和电路包括封装设备中的虚设电流生成元件，其被配置成整形向各种功能组件(包括传感器)提供的电源电流。在这种实施例中，由各种功能组件的开启和关闭引起的电源电流的变化是预定的或者由控制虚设电流生成元件的控制元件来检测。控制虚设电流生成元件以整形或平滑电源电流的变化，以从各种功能组件(包括传感器)敏感的频带中减少或消除热串扰的频率组分。本文描述了实施例系统和组件的各种细节。

图1图示了包括控制器102、虚设负载104、虚设负载控制106、功能块108、功能块110和功能块112的实施例设备100的系统框图。根据各种实施例，设备100可以是在单个封装中包括多个功能组件的封装设备。在所示实施例中，设备100包括3个功能元件：功能块108、功能块110和功能块112。在其他实施例中，设备100可以包括任意数目的功能组件，例如2个或更多个。在各种实施例中，功能块108、功能块110和功能块112以及附加的功能组件可以包括各种组件。在特定实施例中，功能块108、功能块110和功能块112中的至少一个包括来自包括温度传感器、麦克风、压力传感器、湿度传感器、气体传感器、颗粒物传感器、加速度计和陀螺仪的组中的传感器。在另外的特定实施例中，功能块108、功能块110和功能块112中的至少一个包括来自包括时钟电路、带隙基准电路、测试和校准电路、电荷泵电路、偏置电路、测量电路、模数换能器(ADC)或数模换能器(DAC)的组中的IC或IC子块。各种实施例可以包括如在2015年3月18日提交的、题目为“System and Method for an AcousticTransducer and Environmental Sensor Package”的美国专利申请No.14/661,429中描述的系统，以其整体并入本文。

根据各种实施例，控制器102用于在操作期间开启和关闭功能块108、功能块110和功能块112(或所包括的子块中的一个)中的一个或多个。例如，功能块108可以是被维持在具有稳态功率汲取的操作状态下的传感器，而功能块110是仅在测量操作期间被开启的测量电路。在这种实施例中，当在测量操作期间开启功能块110时，从电源轨(未在图1中示出)中汲取的功率可能增加。增加的功率汲取导致额外的加热，这可能产生影响功能块108的传感器的具有特定频率组分的热串扰。在这种实施例中，虚设负载控制106接收由于针对测量操作开启功能块110而发生的功率汲取的改变的指示。指示可以是来自控制器102的与功能块110的即将到来的激活有关的控制信号。在另外的实施例中，在虚设负载控制106处接收的指示可以基于电源电流的变化的测量。基于功率汲取变化的指示，虚设负载控制106向虚设负载104提供控制信号以便整形功率汲取的变化。

在各种实施例中，控制器102可以提供用于不同操作模式的控制信号，这导致不同水平的功耗。在一些实施例中，不同的模式可以包括低功率模式、高性能模式和限制活跃的传感器的数目的特定感测模式。在这种实施例中，可以基于在接口INT处接收的控制信息来选择不同的操作模式，接口INT可以耦合到系统控制器。接口INT可以是将设备100耦合到系统控制器的标准接口，诸如串行外设接口(SPI)、集成电路间(I²C)总线等。在另外的实施例中，接口INT上的活跃度的改变也可能导致不同水平的功耗。例如，一些实施例在接口INT中包括时钟信号。时钟信号的时钟速率的改变也可能导致设备100的不同功耗水平。在这种实施例中，虚设负载控制106向虚设负载104提供控制信号以便整形功率汲取的变化。

根据各种实施例，虚设负载104由虚设负载控制106控制以平滑或整形在功率块108、功能块110和功能块112中的一个或多个功能块开启或关闭时功率汲取的转变。功率汲取的平滑或整形可以包括缓慢地增加虚设负载104中从电源汲取的电流以及在功能块108、功能块110或功能块112增加汲取的电流时，减小由虚设负载104汲取的电流。

在各种实施例中，控制器102可以包括例如在专用IC(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等上实施的数字逻辑状态机。在其他实施例中，控制器102可以被实施为微控制器等。在各种实施例中，设备100的各种组件(包括控制器102、虚设负载104、虚设负载控制106、功能块108、功能块110和功能块112)可以在单个IC上实施，诸如片上系统(SoC)。在其他实施例中，设备100的各种组件可以在被封装在一起的一个或多个微加工的裸片上实施，例如使用晶圆键合将一个或多个微加工的裸片封装为芯片堆叠，或者通过将每个单独的微加工的裸片附接到PCB。根据各种实施例，设备100的组件被包括在单个设备封装中。

图2A和图2B图示了用于说明实施例特征的电源电流的图。根据各种实施例，图2A和2B中的绘图120a和绘图120b图示了随着功能块108、功能块110和功能块112开启和关闭汲取的电源电流IDD。如图所示，在待机阶段122期间，功能块108、功能块110和功能块112均被关闭，并且电源电流IDD为低。在待机阶段122之后，启动阶段124包括开启功能块108、功能块110和功能块112中的每一个。在这种实施例中，电源电流IDD的每个逐步增加对应于开启功能块108、功能块110和功能块112中的一个。在启动阶段124之后，功能块108、功能块110和功能块112中的每一个在活跃阶段126期间操作。在活跃阶段126结束时，功能块108、功能块110和功能块112被关闭以便进入待机阶段128。

图2A中的绘图120a图示了在开启和关闭序列期间没有电源电流整形或平滑的电源电流IDD。根据各种实施例，图2B中的绘图120b示出了在开启和关闭序列期间具有整形或平滑的电源电流IDD。根据这种实施例，如图2B所示，启动阶段124包括IDD整形启动阶段130和块启动阶段132。在这种实施例中，在功能块108、功能块110和功能块112开启之前，开启虚设负载104以在IDD整形启动阶段130期间平滑地增加电源电流IDD。在IDD整形启动阶段130之后，块启动阶段132包括开启功能块108、功能块110和功能块112中的每一个。随着功能块108、功能块110和功能块112在块启动阶段132期间开启，虚设负载104相应地减小，以便将电源电流IDD维持在恒定电流供应Idd_const。

根据各种实施例，在活跃阶段126之后，停止阶段134包括在关闭功能块108、功能块110和功能块112的同时再次开启虚设负载104。在停止阶段134期间，虚设负载104被缓慢关闭以平滑地降低电源电流IDD。因此，根据各种实施例，在开启和关闭序列期间控制虚设负载104以便整形或平滑电源电流IDD。

在各种实施例中，电源电流IDD的转变的整形或平滑可以减少或去除在诸如设备100的封装设备内的落入诸如功能块108、功能块110和功能块112的功能组件中的一个或多个的敏感频带内的热串扰的频率组分或其谐波。在这种实施例中，功能块108、功能块110和功能块112中的一个可能具有敏感频带。例如，功能块108、功能块110和功能块112中的一个可以是对敏感频带内的信号敏感的传感器，诸如MEMS传感器。在特定实施例中，功能块108、功能块110和功能块112中的一个是具有从约10Hz到约22kHz的敏感频带的麦克风。在功能块108、功能块110和功能块112中的一个是传感器的这种实施例中，随着设备100的各种其他功能组件开启或关闭，电源电流IDD的改变可能产生具有落入传感器的敏感频带内频率组分或其谐波的热串扰。因此，热串扰将对传感器操作中的噪声或误差做贡献。根据各种实施例，通过对电源电流IDD中的转变进行整形或平滑，如图2B中的绘图120b所示，可以在传感器的敏感频带中减少或去除热串扰的频率组分或其谐波。

图3图示了包括IDD测量电路152、控制和驱动电路154、ASIC功能块156和虚设负载158的实施例电源整形系统150的示意图。根据各种实施例，控制和驱动电路154从IDD测量电路152接收IDD测量Imeas并且生成用于虚设负载158的驱动信号Dctrl。在这种实施例中，从外部电源VDDext提供的电源电流IDD在ASIC电流IASIC(流过并供应给ASIC功能块156)和虚设电流Idum(流过虚设负载158)之间分流。根据一些实施例，传感器160也可以由电源电流IDD提供，然后电流IDD也被分流到传感器电流Isense。在一些这种实施例中，传感器160可以是在诸如设备100的封装设备的正常操作期间始终开启或基本上活跃的传感器。

根据各种实施例，ASIC功能块156包括多个功能块，诸如上文参考图1中的功能块108、功能块110和功能块112所描述的。随着ASIC功能块156的各种功能块开启和关闭，由ASIC功能块156汲取的电源电流ASIC电流IASIC增加或减少。如上文所述，电流供应的变化可能导致热串扰。例如，在一些实施例中，传感器160可以随着ASIC功能块156的各种功能块开启和关闭而操作。由ASIC功能块156引起的电流供应变化可能产生干扰传感器160的操作的热串扰。根据各种实施例，虚设负载158由驱动信号Dctrl控制以平滑或整形电源电流IDD的改变。

根据各种实施例，控制和驱动电路154确定ASIC电流IASIC的改变，并生成驱动信号Dctrl以平滑或整形电源电流IDD的对应改变。在一些实施例中，确定ASIC电流IASIC的改变包括接收模式控制信号MODctrl，其指示ASIC功能块156的各种功能块中的哪个将开启或关闭。例如，在一些实施例中，模式控制信号MODctrl可以包括用于激活和去激活ASIC功能块156的各种块的时序信息。基于模式控制信号MODctrl，控制和驱动电路154生成驱动信号Dctrl，以便在ASIC电流IASIC经历类似的改变之前平滑地调整虚设电流Idum。在另外的实施例中，确定ASIC电流IASIC的改变包括接收IDD测量Imeas并且基于IDD测量Imeas生成驱动信号Dctrl。在各种实施例中，控制和驱动电路154可以基于IDD测量Imeas、模式控制信号MODctrl或两者来生成驱动信号Dctrl。在一些实施例中，可以从ASIC功能块156或从系统控制器(未示出)提供模式控制MODctrl。

根据各种实施例，控制和驱动电路154根据目标斜坡值或形状而基于IDD测量Imeas或模式控制信号MODctrl生成驱动信号。在各种实施例中，控制和驱动电路154可以被实施成模拟控制电路或数字控制电路。此外，在不同的实施例中，控制和驱动电路154可以在与ASIC功能块156相同的IC裸片上实施或在单独的IC裸片上实施。

图4图示了包括低压降(LDO)调节器162、电流复制晶体管164、ASIC功能块156、虚设负载158、差分放大器166、感测电阻器168、形状控制170以及可选的传感器160的另一实施例电源整形系统151的示意图。根据各种实施例，电源整形系统151是如上文参考图3所描述的电源整形系统150的一个实施例实施方式。在这种实施例中，LDO调节器162利用来自外部电源VDDext的电源电流IDD向ASIC功能块156以及可选的传感器160供电，而电流复制晶体管164生成缩放的电源电流IDDscaled，其是电源电流IDD的缩放副本。例如，缩放电源电流IDDscaled可以是电源电流IDD的1/10、1/100或1/1000。在这种实施例中，LDO调节器162之后的电源电流IDD的值从在LDO调节器162和电流复制晶体管164之前的电源电流IDD的值减小了缩放的电源电流IDDscaled的量，但为了简化说明和讨论，电源电流IDD近似为不变。

根据各种实施例，差分放大器166在反相输入处接收基于流过感测电阻器168的缩放电源电流IDDscaled的电压以及在非反相输入处接收基准电压Vref。在这种实施例中，虚设负载158由差分放大器166的输出控制，该差分放大器166的输出是基于缩放的电源电流IDDscaled以便与基于电源电流IDD的缩放电源电流IDDscaled的改变相比相反地增加或减少。

根据各种实施例，电源电流IDD的改变的整形或平滑由基准电压Vref提供。当ASIC功能块156的各种功能块开启或关闭时，形状控制170调节基准电压Vref以平滑或整形电源电流IDD的改变。在这种实施例中，形状控制170可以包括数字或模拟电路以用于生成对应于用于电源电流IDD的改变的目标斜坡值或斜坡形状的基准电压Vref。在各种实施例中，形状控制170接收如上文参考图3所描述的模式控制信号MODctrl。

根据各种实施例，基于各种系统要求来选择感测电阻器168的感测电阻Rsense和电流复制晶体管164的缩放因子k，其是电源电流IDD和缩放电源电流IDDscaled之间的缩放因子。在这种实施例中，缩放的电源电流IDDscaled由以下等式给出：

基于该等式和感测电阻Rsense，差分放大器166的反相节点处的电压V-由以下等式给出：

其中基准电压VGND是感测电阻器168的接地基准。在这种实施例中，基准电压Vref由形状控制170提供以便通过增加或减少虚设电流Idum来整形或平滑电源电流IDD的改变，因为在差分放大器166的输出处提供的驱动信号Dctrl是基于基准电压Vref与在反相输入处的电压V-之差。

根据各种实施例，整形或平滑电源电流IDD的改变包括将改变作为线性斜坡而提供。在各种其他实施例中，整形或平滑电源电流IDD的改变包括根据S形转变在转变之间利用平滑曲线提供该改变，如图2B中的绘图120b所示。在备选实施例中，整形或平滑电源电流IDD的改变包括利用另一形状提供该改变。例如，在一些实施例中，电源电流IDD的变化可以通过形成楼梯阶梯函数的连续较小的阶梯整形。在这种实施例中，可以使用在形状控制170中的DAC来实施楼梯阶梯函数以驱动基准电压Vref。

在各种实施例中，电源整形系统151的每个组件可以集成在单个IC裸片上。在其他实施例中，各种组件可以集成在不同的微加工裸片上。例如，传感器160可以形成在第一微加工裸片上并且ASIC功能块156可以形成在一个或多个附加的微加工裸片上。

图5示出了包括ASIC 202、电源整形电路204、传感器208_1、208_2、...、208_n、封装206和环境端口210的一个实施例封装设备200的系统示意图。根据各种实施例，封装设备200图示了上文参考其他附图所描述的任何实施例的封装结构，例如，诸如参考图1中的设备100、图3中的电源整形系统150或图4中的电源整形系统151。因此，在各种实施例中，ASIC202可以包括任意的控制器102、功能块108、功能块110、功能块112或ASIC功能块156。在各种实施例中，电源整形电路204可以包括电源整形系统150或电源整形系统151的各种组件，例如不包括ASIC功能块156、传感器160和LDO调节器162。在这种实施例中，电源整形电路204可以被包括在ASIC 202中，例如在单个微加工IC裸片上，或者可以与ASIC 202分离地被包括，诸如在另外的单独的微加工IC裸片上。

根据各种实施例，封装206可以包括PCB，ASIC 202、电源整形电路204或传感器208_1、208_2、...、208_n附接到PCB。在一些实施例中，封装206是晶圆堆叠，其中ASIC 202、电源整形电路204或传感器208_1、208_2、...、208_n例如被晶圆键合。在各种实施例中，封装206包括保护封装设备200的功能组件的外壳。例如，在一些实施例中，封装206包括保护封装设备200的组件的金属、塑料或复合材料壳体。

在各种实施例中，环境端口210被形成在封装206中，以便在围绕封装设备200的周围环境与传感器208_1、208_2、...、208_n之间提供环境通信。例如，在一些实施例中，周围环境通过环境端口210与传感器208_1、208_2、...、208_n流体连通。

根据各种实施例，传感器208_1、208_2、...、208_n可以包括任何数目n个传感器。在一些实施例中，仅包括单个传感器。在其他具体实施例中，包括2至10个传感器，诸如3或4个传感器。根据各种实施例，传感器208_1、208_2、...、208_n可以包括来自包括温度传感器、麦克风、压力传感器、湿度传感器、气体传感器、颗粒物传感器、加速度计和陀螺仪的组的传感器。在各种这种实施例中，传感器208_1、208_2、...、208_n可以是MEMS传感器。

图6图示了包括步骤305、310、315和320的一个实施例操作方法300的框图。根据各种实施例，步骤305包括在电源端子处接收电源信号。步骤310包括将电源信号从电源端子提供给多个功能组件。例如，多个功能组件可以包括如上文参考图5中的传感器208_1、208_2、...、208_n所描述的传感器，或者如上文参考图1中功能块108、功能块110和功能块112所描述的功能电路块。

根据各种实施例，步骤315包括确定电源信号的变化信号。在一些实施例中，变化信号是开启和关闭封装设备内的功能组件的各种功能块的结果。在各种实施例中，确定电源信号的变化信号包括测量电流供应或接收指示封装设备内的各种功能块的开启和关闭的控制信号。在步骤315之后，步骤320包括基于在步骤315中确定的变化信号通过控制耦合到电源端子的虚设负载来对电源信号的改变进行整形。在各种这种实施例中，电源信号的改变被整形或平滑以，例如减少各种功能组件之间的热串扰的影响。

在各种实施例中，操作方法300可以包括附加步骤或步骤的修改和重新排列。

根据一个实施例，一种设备包括被配置成向多个功能组件提供电源信号的电源端子和耦合到电源端子的电源整形电路。电源整形电路被配置成确定电源信号的变化信号并且基于变化信号通过控制耦合到电源端子的虚设负载来整形电源信号的改变。

根据各种实施例，确定电源信号的变化信号包括从系统控制器接收控制信息。在这种实施例中，控制信息可以包括基于设备的多个操作模式用于激活和去激活多个功能组件的时序信息。在另外的实施例中，控制信息包括在系统控制器和多个功能组件之间的外部接口上的活跃度的改变。在一些实施例中，外部接口上的活跃度的改变包括外部接口上的时钟速率的改变。

根据各种实施例，设备还包括多个功能组件。在一些实施例中，多个功能组件包括在单个集成电路裸片上集成在一起的多个功能电路块和传感器。在这种实施例中，传感器包括麦克风。在一些实施例中，确定电源信号的变化信号包括测量电源信号。

根据各种实施例，电源整形电路包括作为虚设负载操作的虚设晶体管；差分放大器，其具有被配置成接收基于电源信号的测量信号的反相输入端子和被配置成接收基准信号的非反相端子；以及控制器，被配置成基于电源信号的目标形状而生成基准信号。在一些实施例中，整形电源信号包括调整电源信号的形状以便减少第一频带中的频率组分。在一些特定实施例中，第一频带仅包括低于22kHz的频率。

根据一个实施例，一种操作设备的方法包括在电源端子接收电源信号，从电源端子向多个功能组件提供电源信号，确定电源信号的变化信号，以及基于变化信号通过控制耦合到电源端子的虚设负载来整形电源信号的改变。

根据各种实施例，确定电源信号的变化信号包括从系统控制器接收控制信息。在这种实施例中，控制信息可以包括基于设备的多个操作模式用于激活和去激活多个功能组件的时序信息。在另外的实施例中，控制信息包括在系统控制器和多个功能组件之间的外部接口上的活跃度的改变。在这种实施例中，外部接口上的活跃度的改变包括外部接口上的时钟速率的改变。

根据各种实施例，确定电源信号的变化信号包括测量电源信号。在一些实施例中，整形电源信号包括基于电源信号的目标形状生成基准信号，在差分放大器处生成控制信号，以及基于控制信号控制作为虚设负载的虚设晶体管。在这种实施例中，控制信号是基于差分放大器被配置成接收基于电源信号的测量信号的反相输入和差分放大器被配置成接收基准信号的非反相输入。

根据各种实施例，整形电源信号包括调整电源信号的形状以便减少第一频带中的频率组分。在一些特定实施例中，第一频带仅包括低于22kHz的频率。在另外的实施例中，将来自电源端子的电源信号提供给多个功能组件包括将电源信号从电源端子提供到集成在集成电路裸片上的多个功能电路块和传感器。在这种实施例中，传感器可以包括麦克风。

根据一个实施例，一种封装设备包括耦合到电源线的第一功能组件、耦合到电源线的第二功能组件、耦合到电源线的虚设负载、耦合到电源线的测量电路以及耦合到测量电路和虚设负载的控制电路。测量电路被配置成测量电源线上的电源变化并且基于电源变化生成测量信号。控制电路被配置成接收测量信号并基于测量信号控制虚设负载以便整形电源变化。

根据各种实施例，封装设备还包括第一微机电系统(MEMS)传感器。在这种实施例中，第一MEMS传感器可以包括对大于10Hz且小于22kHz的频率敏感的带通频率响应。在另外的实施例中，封装设备还包括第二MEMS传感器，其中第一MEMS传感器和第二MEMS传感器分别配置成从包括声音、压强、温度和气体浓度的物理信号列表中感测两个不同的物理信号。在另外的实施例中，第一功能组件和第二功能组件在单个集成电路裸片上集成在一起。在一些实施例中，控制电路还被配置成基于来自系统控制器的控制信息来控制虚设负载，其中控制信息包括用于激活和去激活第一功能组件和第二功能组件的时序信息。

根据一个实施例，一种封装设备包括第一功能组件、第二功能组件、耦合到第一功能组件和第二功能组件的第一控制电路、虚设负载以及耦合到第一功能组件、第二功能组件、第一控制电路和虚设负载的第二控制电路。第一控制电路被配置成激活和去激活第一功能组件和第二功能组件。第二控制电路被配置成基于控制信息来控制虚设负载，其中虚设负载被控制为整形对应于控制信息的电源变化。

根据各种实施例，控制信息包括基于封装设备的多个操作模式用于激活和去激活第一功能组件和第二功能组件的时序信息。在一些实施例中，控制信息包括在系统控制器与第一功能组件和第二功能组件之间的外部接口上的活跃度的改变。

根据各种实施例，封装设备还包括具有第一敏感频率范围的频率敏感传感器，其中第一功能组件和第二功能组件在激活或去激活期间生成具有在第一敏感频率范围内频率组分的热变化。在一些实施例中，控制虚设负载以整形电源变化，以便减少第一敏感频率范围内的频率组分。

根据本文描述的各种实施例，优点可以包括具有多个功能组件的封装设备具有减少的来自各种功能组件之间的热串扰的影响。在具体实施例中，优点可以包括减少针对各种功能组件的灵敏度频带中的热串扰的频率组分或谐波。因此，一些实施例可以有利地包括平滑或整形的电源变化。

虽然已经参考说明性实施例描述了本发明，但是本描述并不旨在被解释为限制性的。对于参考了本描述的本领域技术人员来说，说明性实施例以及本发施明的其他实例的各种修改和组合将是显而易见的。因此，所附权利要求旨在包括任何这种修改或实施例。

Claims (34)

1.一种设备，包括：

电源端子，被配置成向多个功能组件提供电源信号；和

电源整形电路，耦合到所述电源端子并且被配置成：

确定所述电源信号的变化信号，以及

基于所述变化信号通过控制耦合到所述电源端子的虚设负载来整形所述电源信号的改变。

2.根据权利要求1所述的设备，其中确定所述电源信号的变化信号包括从系统控制器接收控制信息。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制信息包括基于所述设备的多个操作模式用于激活和去激活所述多个功能组件的时序信息。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制信息包括所述系统控制器与所述多个功能组件之间的外部接口上的活跃度的改变。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述外部接口上的所述活跃度的改变包括所述外部接口上的时钟速率的改变。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括所述多个功能组件。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述多个功能组件包括：

在单个集成电路裸片上集成在一起的多个功能电路块；和

传感器。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述传感器包括麦克风。

9.根据权利要求1所述的设备，其中确定所述电源信号的变化信号包括测量所述电源信号。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述电源整形电路包括：

虚设晶体管，作为所述虚设负载操作；

差分放大器，具有被配置成接收基于所述电源信号的测量信号的反相输入端子和被配置成接收基准信号的非反相端子；和

控制器，被配置成基于所述电源信号的目标形状来生成所述基准信号。

11.根据权利要求1所述的设备，其中整形所述电源信号包括调整所述电源信号的所述形状以便减少第一频带中的频率组分。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一频带由低于22kHz的频率组成。

13.一种操作设备的方法，所述方法包括：

在电源端子处接收电源信号；

将所述电源信号从所述电源端子提供给多个功能组件；

确定所述电源信号的变化信号；以及

基于所述变化信号，通过控制耦合到所述电源端子的虚设负载来整形所述电源信号的改变。

14.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述电源信号的变化信号包括从系统控制器接收控制信息。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述控制信息包括基于所述设备的多个操作模式用于激活和去激活所述多个功能组件的时序信息。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述控制信息包括所述系统控制器与所述多个功能组件之间的外部接口上的活跃度的改变。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述外部接口上的所述活跃度的改变包括所述外部接口上的时钟速率的改变。

18.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述电源信号的变化信号包括测量所述电源信号。

19.根据权利要求13所述的方法，其中整形所述电源信号包括：

基于所述电源信号的目标形状生成基准信号；

在差分放大器处生成控制信号，所述控制信号基于被配置成接收基于所述电源信号的测量信号的所述差分放大器的反相输入和被配置成接收所述基准信号的所述差分放大器的非反相输入；以及

基于所述控制信号控制作为所述虚设负载的虚设晶体管。

20.根据权利要求13所述的方法，其中整形所述电源信号包括调整所述电源信号的所述形状以减少第一频带中的频率组分。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一频带由低于22kHz的频率组成。

22.根据权利要求13所述的方法，其中将所述电源信号从所述电源端子提供给多个功能组件包括将所述电源信号从所述电源端子提供到传感器和集成在集成电路裸片上的多个功能电路块。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述传感器包括麦克风。

24.一种封装设备，包括：

耦合到电源线的第一功能组件；

耦合到所述电源线的第二功能组件；

耦合到所述电源线的虚设负载；

测量电路，所述测量电路耦合到所述电源线并且被配置成：

测量所述电源线上的电源变化，以及

基于所述电源变化生成测量信号；和

耦合到所述测量电路和所述虚设负载的控制电路，所述控制电路被配置成：

接收所述测量信号，以及

基于所述测量信号控制所述虚设负载，以整形所述电源变化。

25.根据权利要求24所述的封装设备，还包括第一微机电系统(MEMS)传感器。

26.根据权利要求25所述的封装设备，其中所述第一MEMS传感器包括对大于10Hz且小于22kHz的频率敏感的带通频率响应。

27.根据权利要求25所述的封装设备，还包括第二MEMS传感器，其中所述第一MEMS传感器和所述第二MEMS传感器分别被配置成从包括声音、压强、温度和气体浓度的物理信号列表中感测两个不同的物理信号。

28.根据权利要求25所述的封装设备，其中所述第一功能组件和所述第二功能组件在单个集成电路裸片上集成在一起。

29.根据权利要求24所述的封装设备，其中所述控制电路还被配置成基于来自系统控制器的控制信息来控制所述虚设负载，所述控制信息包括用于激活和去激活所述第一功能组件和所述第二功能组件的时序信息。

30.一种封装设备，包括：

第一功能组件；

第二功能组件；

第一控制电路，耦合到所述第一功能组件和所述第二功能组件，所述第一控制电路被配置成激活和去激活所述第一功能组件和所述第二功能组件；

虚设负载；以及

第二控制电路，耦合到所述第一功能组件、所述第二功能组件、所述第一控制电路和所述虚设负载，所述第二控制电路被配置成基于控制信息来控制所述虚设负载，其中所述虚设负载被控制成整形对应于所述控制信息的电源变化。

31.根据权利要求30所述的封装设备，其中所述控制信息包括基于所述封装设备的多个操作模式用于激活和去激活所述第一功能组件和所述第二功能组件的时序信息。

32.根据权利要求30所述的封装设备，其中所述控制信息包括在系统控制器与所述第一功能组件和所述第二功能组件之间的外部接口上的活跃度的改变。

33.根据权利要求30所述的封装设备，还包括具有第一敏感频率范围的频率敏感传感器，其中所述第一功能组件和所述第二功能组件在激活或去激活期间生成频率组分在所述第一敏感频率范围内的热变化。

34.根据权利要求33所述的封装设备，其中所述虚设负载被控制成整形电源变化，以便减少所述第一敏感频率范围内的所述频率组分。