CN107924161B - 具有调整频率和/或采样孔径窗口的采样控制环的超低功率比较器 - Google Patents

具有调整频率和/或采样孔径窗口的采样控制环的超低功率比较器 Download PDF

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Abstract

为了使比较器(100)中期望的电压误差的平均静态电流最小化，示例方法包括接收第一电压(104)和参考电压(106)；当第一电压(104)低于参考电压(106)时输出第二电压(108)，其中第二电压(108)的输出使第一电压(104)增加；当第一电压(104)高于参考电压(106)时，对时钟周期数进行计数；将时钟周期数与最大时钟周期数和最小时钟周期数进行比较；当时钟周期数大于最大时钟周期数时，减小与时钟周期数相关联的时钟的频率；以及当时钟周期数小于最小时钟周期数时，增加时钟的频率。

Description

具有调整频率和/或采样孔径窗口的采样控制环的超低功率 比较器
技术领域
本申请大体上涉及比较器，并且更具体地涉及用于调整频率和/或采样孔径窗口以启用比较器的方法和装置。
背景技术
比较器是基于两个输入的比较而输出数字信号(例如，高电压或低电压)的设备。比较器与功率转换器(例如，直流到直流(DC-DC)转换器)一起使用以产生反馈电路以维持期望的电压。像所有集成电路一样，无论比较器是否执行有意义的比较，比较器都会在通电时汲取(draw)连续的静态电流。所汲取的非期望的电流被称为连续静态电流。特别是在不使用比较器的情况下，减小平均静态电流增加电池寿命，并且降低包含比较器和/或功率转换器的电子设备的功耗。
发明内容
本文中公开的示例用对比较器进行采样来调整频率和/或采样孔径窗口。本文中公开的示例装置包括比较器以接收第一电压和第二电压，并且当第一电压低于参考电压时输出第二电压。输出第二电压使第一电压增加。在这样的示例中，控制器在第一电压高于参考电压时对时钟周期数进行计数，并且将时钟周期数与最大时钟周期数和最小时钟周期数进行比较。在这样的示例中，控制器：当时钟周期数大于最大时钟周期数时，降低与时钟周期数相关联的时钟的频率；并且当时钟周期数低于最小时钟周期数时增加时钟的频率。
附图说明
图1是被构造为确定与为比较器供电相关联的期望的时钟频率的示例电路。
图2是被构造为确定与为比较器供电相关联的孔径窗口和/或期望的时钟频率的示例电路。
图3是图1的示例时钟控制器的示例框图。
图4是图2的示例时钟控制器的示例框图。
图5是说明由图3的时钟控制器使用以确定时钟频率的示例电压序列的图。
图6是说明由图4的时钟控制器使用以确定孔径窗口和/或时钟频率的示例电压序列的图。
图7是表示可以被执行以实施图3的示例时钟控制器用于调整时钟频率从而控制图1的示例比较器的示例机器可读指令的流程图。
图8是表示可以被执行以实施图4的示例时钟控制器用于确定孔径窗口和/或时钟频率从而控制图2的示例比较器的示例机器可读指令的流程图。
图9是被构造为执行图7的示例机器可读指令以控制图1和图3的示例时钟控制器的处理器平台的框图。
图10是被构造为执行图8的示例机器可读指令以控制图2和图4的示例时钟控制器的处理器平台的框图。
具体实施方式
随着便携式电子产品越来越普遍，对能效和延长电池寿命的要求也变得更可取。许多低功率应用的基本要求是在睡眠模式期间最小化平均静态电流(Iq)(例如，当没有负载时汲取的电流)。在一些示例中，电子器件在大多数时间以睡眠模式操作。因此，能效和电池寿命可能会更多地由睡眠模式限制，而不是由活动模式限制。本文中公开的示例通过动态地调整用于为比较器供电的时钟的频率来限制在包括比较器的集成电路(IC)中的平均静态电流(Iq)(例如，当没有负载时汲取的电流)。在一些示例中，比较器用于功率转换器(例如，直流到直流(DC-DC)转换器)。
DC-DC转换器(例如，降压转换器、升压转换器、反激式转换器)通过接收输入电压并输出不同的输出电压而操作。在一些示例中，输出电压大于输入电压。替代性，输出电压小于输入电压。在一些示例中，输出电压是由DC-DC转换器输出的电压以为其他组件供电(例如，施加电源电压到其他组件)。在睡眠模式期间，为其他组件供电需要的输出电压可以低于活动模式期间需要的输出电压。但是，如果输出电压太低，维持睡眠模式需要的功率可能无法满足。比较器被用作反馈回路的部分以控制DC-DC转换器。比较器确定何时输出电压太低(例如，低于阈值或参考电压)以接通DC-DC转换器来增加输出电压。在全部时间为比较器供电以增加Iq的量为代价来提供无电压误差，其增加了功耗并且减少了电池寿命。
为了最小化比较器的Iq，可以减少比较器被启用的时间量。本文中公开的方法和装置基于时钟周期来启用比较器。降低时钟周期的频率(例如，带宽)减少了比较器被启用的时间量(例如，减小Iq)。但是，降低带宽会增加电压误差。电压误差是在输出电压增加之前输出电压低于参考电压(例如，基于集成电路(IC)的最小的需要的电压)的电压的量。例如，比较器可以每50毫秒被启用一次。当比较器被启用时，比较器可确定输出电压大于参考电压。在下一个周期，比较器可确定输出电压小于参考电压。因为在比较器启用之间比较器被禁用50毫秒，所以在第二次启用发生之前，输出电压可能已经低于参考电压0.3V。以这种方式，电压误差是0.3V。最差情况的电压误差是基于时钟周期的持续时间和输出电压的斜率之间的关系(例如，
Figure BDA0001568823890000031
其中Ts是时钟周期的持续时间)。用于启用比较器的时钟周期的最佳频率是基于允许的电压误差使频率最小化的频率。
减小比较器的Iq的常规技术包括基于时序的采样方法。这种传统技术基于固定的时间常数对输出电压进行采样。进一步休眠的决定是基于每个采样时钟沿的采样电压。Iq在休眠期间实际上被消除。但是，由于常规技术是基于固定的时间常数，所以带宽不随着负载电流的改变而改变。例如，如果负载电流急剧增加，则固定的时间常数可能不足以频繁地准确地确定何时对转换器供电(例如，电压误差是可变的)。本文中公开的示例通过基于输出电压和负载条件动态调整采样时钟来平衡最小化Iq和最大化带宽。
本文中公开的示例使用三阶段休眠系统控制比较器。第一阶段是初始化比较器和转换器的初始化阶段。第二阶段是比较器被完全供电(例如，被启用)的比较阶段。时钟控制器在以采样频率操作的时钟周期的设定点处启用比较器。第三阶段是休眠阶段，其中比较器被禁用(例如，不被供电)，并且Iq实际上被消除，从而保持电池寿命并提高能效。时钟控制器在以采样频率操作的时钟周期的设定点处禁用比较器。采样频率可基于负载条件进行调整。例如，当负载电流为低时，时钟控制器可降低采样频率(例如，降低第二阶段中的持续时间)，以及当负载电流为高时，时钟控制器可提高采样频率(例如，降低第三阶段中的持续时间)。以这种方式，基于负载条件确定适当的采样频率(例如，将Iq最小化而不将电压误差增加到不适当的水平的频率)以准确地为与比较器相关联的转换器供电。
在一些示例中，时钟控制器在输出电压的下降沿期间对输出电压电平高于预设阈值电压的若干采样(例如，基于时钟周期的频率)进行计数。以这种方式，时钟控制器可基于计数来调整时钟周期的频率(例如，如果计数太低，则时钟控制器可增加频率，以及如果计数太高，则时钟控制器可减少频率)。增加时钟频率降低电压误差并且增加Iq，而降低时钟频率降低Iq并且增加电压误差。当输出电压低于预设参考电压时，比较器输出反冲(kick)电压(例如高电压)以启用转换器来增加输出电压。
在一些示例中，时钟控制器在输出电压的下降沿期间的两个不同时间点测量输出电压。以这种方式，时钟控制器可以a)确定输出电压的下降沿的斜率，以及b)基于斜率确定输出电压何时将小于或等于阈值电压。下降沿的斜率可用于设置时钟频率和孔径窗口。基于接近阈值电压的输出电压，孔径窗口是持续时间，其中比较器的采样可被启用。如果斜率为高，则时钟控制器可增加孔径窗口和时钟频率，和/或如果斜率为低，则时钟控制器可减小孔径窗口和/或时钟频率。例如，时钟比较器可确定输出电压的下降沿具有每毫秒10mV的斜率。基于斜率，时钟控制器可确定输出电压将在3微秒内等于参考电压，并且适当的孔径窗口是600纳秒。以这种方式，时钟控制器指示振荡器输出在确定的3微秒标记之前300纳秒和之后300纳秒的时钟周期(例如，用于启用比较器)。
本文中公开的示例装置包括比较器以接收第一电压和参考电压并当第一电压低于参考电压时输出第二电压。第二电压的输出使第一电压增加。在这样的示例中，控制器在第一电压高于参考电压时将对时钟周期数进行计数。在这样的示例中，控制器将时钟周期数与最大时钟周期数和最小时钟周期数进行比较。在这样的示例中，当时钟周期数高于最大时钟周期数时，控制器将降低与时钟周期数相关联的时钟的频率。在这样的示例中，当时钟周期数低于最小时钟周期数时，控制器将增加时钟的频率。
本文中公开的示例装置包括比较器以接收第一电压和参考电压，并且当第一电压低于参考电压时输出第二电压，输出第二电压使第一电压增加。在这样的示例中，控制器用于确定在第一时间的第一电压的第一值、确定在第二时间的电压的第二值以及基于第一基于第一值、第二值、第一时间和第二时间确定孔径窗口，以启用比较器。
图1是用于控制转换器(例如，功率转换器)以在减小Iq时优化带宽的说明的示例IC 100的示例框图。示例IC 100包括示例比较器102、示例按比例缩放的输出电压104、示例参考电压(Vref)106、示例比较器输出108、示例电源电压(Vdd)110、示例开关112、示例转换器114、示例Vout 116、示例输出电容器118、示例负载电流(Iload)120、示例时钟控制器122和示例振荡器124。
在说明的示例IC 100中，示例比较器102的输出108输出高电压(例如，反冲)，该高电压(例如，反冲)使示例转换器114能够输出反馈到比较器102的输出电压Vout 116。当a)参考电压Vref 106大于按比例缩放的输出电压104时，并且b)当示例开关112被启用时，比较器102输出反冲。基于由示例时钟控制器122确定的时钟周期频率来启用开关112。
示例比较器102是包括两个输入和一个输出的设备。示例比较器102可以是运算放大器比较器、施密特触发器、正反馈比较器、专用比较器IC和/或任何其他类型的比较器。示例比较器102基于两个输入(例如，两个电压或两个电流)的比较输出数字信号。在说明的示例IC 100中，示例比较器102的输入是示例参考电压Vref 106和示例按比例缩放的输出电压104。示例按比例缩放的输出电压104是由分压器按比例缩放的输出电压Vout 116。在一些示例中，按比例缩放的输出电压104可等于Vout 116。示例参考电压Vref 106是基于在睡眠模式下操作需要的最小电压的电压。在一些示例中，示例参考电压Vref 106高于允许电压误差的最小需要的电压。示例比较器102的示例比较器输出108是用于指示哪个输入(例如，参考电压Vref 106或输出电压Vout 104)较大的低电压(例如，0V)或高电压(例如，反冲)。例如，当按比例缩放的输出电压104高于参考电压Vref 106时，示例比较器输出低电压，以及当按比例缩放的输出电压104低于参考电压Vref 106时，示例比较器输出反冲(例如，高电压)。在一些示例中，当示例开关112闭合时，示例比较器102由示例电源电压Vdd 110供电。以这种方式，当开关112闭合时启用比较器102，而当示例开关112断开时禁用比较器102。示例开关112可以是标准开关、晶体管、真空管和/或用于中断从一个设备到另一个的电流的任何其他设备。
图1的示例转换器114将第一电压电平转换成第二电压。在说明的IC 100中，示例转换器114是DC-DC转换器。替代性，示例转换器114可以是电压调节器、线性调节器、磁转换器、交流到直流(AC-DC)转换器(例如整流器、干线电源单元、开关模式电源)，AC-AC转换器(例如，变压器、自耦变压器、电压转换器、电压调节器、循环换流器(cycloconverter)、可变频率变压器)、DC到AC转换器(例如逆变器)和/或可将第一电压转换成第二电压的任何其他设备。示例转换器114调节示例输出电压Vout 116。在一些示例中，当转换器114从比较器102接收到示例反冲时，转换器114被启用。在一些示例中，转换器114在接收反冲之后的预设持续时间内被启用，而不管输出反冲多久。替代性，转换器114可在接收反冲的同时被启用。
图1的示例时钟控制器122确定用于递增地启用示例比较器102的时钟周期的适当频率。时钟控制器122可以是能够执行指令的微控制器和/或处理器，以基于(例如，由于负载电流Iload 120的改变引起的示例反冲的模式改变来调整频率，如在图3中进一步描述的。
图1的示例振荡器124以期望的频率输出时钟脉冲(例如，周期性波形)。示例振荡器124可以是反馈振荡器、张弛振荡器或任何其他类型的振荡器。示例振荡器124能够基于由时钟控制器122发送的期望的频率调整时钟脉冲的频率。在说明的示例IC 100中，示例振荡器124输出三角波。替代性地，时钟脉冲可以是不同的波形(例如，正弦波、方波、锯齿波、一系列脉冲)。
在操作中，示例比较器102将示例按比例缩放的输出电压104与示例参考电压Vref106进行比较。当按比例缩放的输出电压Vout 104小于参考电压Vref 106时，示例比较器102在比较器输出108输出反冲。当示例开关112闭合时，示例比较器106由示例Vdd 110供电。因此，比较器102可仅在开关112闭合时被启用(例如，以比较和输出反冲)。当开关112断开时，比较器102被禁用并且实际上不会有Iq。
当被启用(例如，被激活)时，示例转换器114将给定的DC电压转换为期望的DC电压。在一些示例中，转换器114以给定的速率(例如，PWM)脉冲电源电压以输出期望的电压(例如，Vout 116)。在接收到反冲时，示例转换器114被启用。当比较器102不是正输出示例反冲时，示例转换器114可被禁用。示例转换器114在被启用时输出使示例输出电容器118充电的示例输出电压Vout 116。因此，输出电容器118两端的输出等于(例如，表示)输出电压Vout116。当转换器114被禁用时，示例输出电容器118放电(例如，输出电压Vout 119下降)。放电速率取决于示例Iload 120(例如，较大的Iload 120产生较快的放电速率，以及较小的Iload120产生较慢的放电速率)。输出电压Vout 116作为按比例缩放的输出电压104被反馈到比较器以完成反馈回路。
示例时钟控制器122控制示例开关112闭合和断开的速率。示例时钟控制器122从示例比较器输出108接收反冲。在接收到反冲之后，时钟控制器122对时钟脉冲数进行计数，直到第二次接收到反冲。在一些示例中，时钟控制器122在启动计数之前等待预设的时间量(例如，延迟)以允许输出电容器118充电。因为反冲108启用输出输出电压Vout 116以使输出电容器118充电的示例转换器114，所以反冲之间的持续时间基于输出电压Vout 116的下降沿(例如，输出电容器118的放电速率)。如果计数的数量高于阈值范围(例如，采样频率太高)，则示例时钟控制器122指示示例振荡器124降低时钟脉冲的频率(例如，在下降沿降低期间，比较器102被启用的次数)。如果计数的数量低于阈值范围(例如，采样频率太低)，则示例时钟控制器122指示示例振荡器124增加时钟脉冲的频率(例如，在下降沿增加期间，比较器102被启用的次数)。
示例振荡器124以期望的频率输出时钟脉冲。在一些示例中，每个时钟脉冲(例如，当时钟是方波时)的边沿(例如，下降沿和/或上升沿)针对设定的持续时间(例如足够长以用于比较器比较其输入的持续时间)闭合示例开关112。替代性地，最大值(例如，峰值)、最小值(例如，谷值)和/或任何其他可区分的点可用于针对设定的持续时间闭合示例开关112。
为了开始频率确定过程，示例比较器102可在比较器输出108上输出第一反冲。在输出第一反冲之后，转换器114被启用以增加输出电压Vout 116，该输出电压Vout 116使示例输出电容器118充电。在针对预定持续时间输出反冲之后，比较器输出108被降低到低电压(例如，0V)。在比较器输出108变为低电压之后，转换器114禁用并且输出电压Vout 116开始下降(例如，由于输出电容器118的放电)。另外地，在输出第一反冲之后，示例时钟控制器122在比较器输出108上输出初始反冲与输出第二反冲之间(例如，在预设延迟之后)开始对时钟脉冲数进行计数(例如，基于脉冲的(上升)沿)。开关112在由示例振荡器124输出的每个时钟脉冲的上升沿被闭合。在每个上升沿(例如，当开关112闭合时)，示例比较器102将下降的按比例缩放的输出电压104与参考电压Vref 106进行比较。如果按比例缩放的输出电压104大于参考电压Vref 106，则示例时钟控制器122递增计数器并等待下一个比较(例如，由示例振荡器124输出的电压的下一个上升沿)。在一些示例中，计数可基于时钟脉冲的谷值和/或下降沿。这个示例计数过程继续直到时钟控制器122接收到第二反冲。当按比例缩放的输出电压104小于参考电压Vref 106时，示例比较器102将输出第二反冲。示例转换器114和时钟控制器122接收第二反冲，以指示按比例缩放的输出电压104小于参考电压Vref 106。当示例转换器114接收到第二反冲时，转换器增加输出电压Vout 116，该输出电压Vout 116使输出电容器118充电并且将按比例缩放的输出电压104增加到高于参考电压Vref 106的电压。当示例时钟控制器122接收到第二反冲时，时钟控制器122确定计数是否在阈值范围内。如果计数高于阈值范围(例如，振荡器124输出的时钟的频率太高)，则时钟控制器122向振荡器124发送指令以降低时钟的频率。替代性地，如果计数低于阈值范围(例如，振荡器124输出的时钟的频率太低)，则时钟控制器122向振荡器124发送指令以增加时钟的频率。示例时钟控制器122基于第二反冲与第三反冲之间的持续时间重置计数以启动新的计数。
图2是用于控制转换器以降低电压误差和Iq的示例集成电路(IC)200的替代性框图。说明的示例IC 200包括示例时钟控制器202、示例比较器102、示例按比例缩放的输出电压104、示例参考电压(Vref)106、示例比较器输出108、示例电源电压(Vdd)110、示例开关112、示例转换器114、示例Vout 116、示例输出电容器118、示例负载电流(Iload)120和图1的示例振荡器124。在示例IC 200中，示例比较器102、示例转换器114、示例时钟控制器202和示例振荡器124被构造为以与图1中相同的方式操作。
图2的示例时钟控制器202确定示例按比例缩放的输出电压104何时将小于或等于参考电压Vref 106。示例时钟控制器202还确定适当的孔径窗口以对比较器102进行采样。时钟控制器202可以是能够执行指令的微控制器和/或处理器，以基于(例如，由于负载电流Iload 120中的变化引起的)示例反冲的模式变化确定适当的孔径窗口和频率，如图4中进一步描述的。
在操作中，示例比较器102将示例按比例缩放的输出电压104与示例参考电压Vref106进行比较。如上所述，示例按比例缩放的输出电压Vout 104是由分压器按比例缩放的输出电压Vout 116。在一些示例中，按比例缩放的输出电压104可等于Vout 116。示例参考电压Vref 106是基于在睡眠模式中操作需要的最小电压的电压。在一些示例中，示例参考电压Vref 106高于允许电压误差的最小需要的电压。当按比例缩放的输出电压104小于参考电压Vref 106时，示例比较器102在比较器输出108上输出反冲。当示例开关112闭合时，示例比较器106由示例电源电压Vdd 110供电。因此，比较器102可仅在开关112闭合时被启用(例如，以比较和输出反冲)。当开关112断开时，比较器102被禁用并且实际上不会有Iq。
如上所述，示例转换器114将给定的DC电压转换为期望的DC电压。在一些示例中，转换器114以给定的速率(例如，PWM)脉冲电源电压以输出期望的电压(例如，Vout 116)。在接收到反冲时，示例转换器114被启用。当比较器102不是正在输出示例反冲时，示例转换器114可被禁用。示例转换器114在被启用时输出使示例输出电容器118充电的示例输出电压Vout 116。因此，输出电容器118两端的输出等于(例如，表示)输出电压Vout 116。当转换器114被禁用时，示例输出电容器118放电(例如，输出电压Vout 119下降)。放电速率取决于示例Iload 120(例如，较大的Iload 120产生较快的放电速率，以及较小的Iload 120产生较慢的放电速率)。输出电压Vout 116作为按比例缩放的输出电压104被反馈到比较器以完成反馈回路。
示例时钟控制器202确定输出电压Vout 116的下降沿的斜率，以预测按比例缩放的输出电压104何时将小于参考电压Vref 106。示例时钟控制器202还确定适当的孔径窗口以启用示例比较器102的采样。示例时钟控制器202从示例比较器102接收反冲。在示例时钟控制器202从示例比较器102接收到反冲之后，示例时钟控制器202在输出电压Vout 116的下降沿期间在两个单独的时间点测量输出电压Vout 116(例如，在时间1(t1)的电压(V1)和时间t2的电压V2)。在一些示例中，时钟控制器122按比例缩放输出电压Vout 116以匹配按比例缩放的输出电压104。替代性地，时钟控制器202可在按比例缩放的输出电压104的下降沿期间在两个单独的时间点测量按比例缩放的输出电压104。两个单独的时间点可以是输出电压Vout116的下降沿期间的任意两个点。示例时钟控制器202基于两个时间点的两个电压电平确定下降沿的斜率(例如，m)(例如，
Figure BDA0001568823890000091
)。以这种方式，示例时钟控制器202可预测输出电压Vout 116何时(例如，t3)将等于参考电压Vref 106(例如，
Figure BDA0001568823890000092
或
Figure BDA0001568823890000093
)。在一些示例中，放电速率可能不是线性的。在这样的示例中，示例时钟控制器202可在附加时间测量附加电压，以对表示放电速率的函数进行内插和/或外推。以这种方式，可基于确定的函数外推t3。另外地，示例时钟控制器202可基于确定的斜率确定孔径窗口和期望的频率。孔径窗口是在参考电压将等于按比例缩放的输出电压104的预测时间左右的时间窗口(例如，持续时间)。以这种方式，当按比例缩放的输出电压104低于参考电压Vref 106时，示例比较器102可在孔隙窗口内以期望的频率被采样以输出反冲。
示例振荡器124以期望的频率输出时钟脉冲。在一些示例中，每个时钟脉冲(例如，当时钟脉冲是方波时)的边沿(例如，上升沿)针对设定的持续时间(例如足够长以用于比较器比较其输入的持续时间)闭合示例开关112。替代性地，每个时钟脉冲的最大值(例如，峰值)、最小值(例如，谷值)和/或任何其他可区分的点针对设定的持续时间闭合示例开关112。
为了开始频率确定过程，示例比较器102可在比较器输出108上输出第一反冲。在输出第一反冲之后，转换器114被启用以增加输出电压Vout 116，该输出电压Vout 116使示例输出电容器118充电。在针对预定持续时间输出反冲之后，比较器输出108被降低到低电压(例如，0V)。在比较器输出108变为低电压之后，转换器114禁用并且输出电压Vout 116开始下降(例如，由于输出电容器118的放电引起)。另外地，在输出第一反冲之后，示例时钟控制器202确定在输出电压Vout 116的下降沿期间在两个单独时间点的电压电平，以确定下降沿的斜率。在确定斜率之后，示例时钟控制器202确定按比例缩放的输出电压104将等于参考电压106的估计时间。另外地，示例时钟控制器202确定孔径窗口和频率以对示例比较器102进行采样。例如，示例比较器102可基于下降沿斜率确定按比例缩放的输出电压104将在3毫秒标记处等于参考电压Vref 106，并且孔径窗口应该是500微秒，其中采样频率为1.0 X 10- 6Hz。以这种方式，示例时钟控制器202将向示例振荡器124发送信号，以在3毫秒标记之前的250微秒以1.0 X 10-6Hz的频率操作，直到3毫秒标记之后的250微秒。在一些示例中，如果反冲由比较器输出(例如，指示按比例缩放的输出电压104低于参考电压)，则时钟控制器202可终止采样。在一些示例中，如果比较器102没有输出反冲，则时钟控制器202可在孔径窗口已经终止之后继续采样。另外地或替代性地，时钟控制器202可标记其中在孔径窗口内没有输出反冲的事件用于进一步地误差分析。
在孔径窗口内，开关112在由示例振荡器124输出的每个时钟脉冲的上升沿被闭合。在每个上升沿(例如，当开关112闭合时)，示例比较器102将下降的按比例缩放的输出电压104与参考电压Vref 106进行比较。如果按比例缩放的输出电压104大于参考电压Vref106，则示例时钟控制器202并等待下一个比较(例如，由示例振荡器124输出的下一个上升沿电压)。在一些示例中，时钟输出的谷值、峰值、下降沿和/或任何其他可区分的点可用于触发比较。这个示例采样过程继续直到时钟控制器202接收到第二反冲。当按比例缩放的输出电压104小于参考电压Vref 106时，示例比较器102将输出第二反冲。示例转换器114和时钟控制器202接收第二反冲，以指示按比例缩放的输出电压104小于参考电压Vref 106。当示例转换器114接收到第二反冲时，转换器增加输出电压Vout 116，该输出电压Vout 116使输出电容器118充电并且将按比例缩放的输出电压104增加到高于参考电压Vref 106的电压。在一些示例中，时钟控制器202可在时钟控制器202接收到第二反冲时终止孔径窗口。另外地，基于第二反冲和第三反冲之间的输出电压Vout 116的下降沿重新确定斜率、孔径窗口和频率。
图3是用于以能效的方式操作示例比较器122的本文中公开的图1的示例时钟控制器122的示例实施方式的框图。虽然结合说明的示例IC 100描述图3的示例时钟控制器122，但是示例时钟控制器122可用于控制包括比较器的IC。示例时钟控制器122被实施以控制示例IC 100和/或其中使用比较器的任何设备。
图3的示例时钟控制器122包括示例计数器300和示例频率确定器(determiner)302。示例计数器300在比较器输出108上的反冲之间对来自示例振荡器的时钟脉冲数进行计数。频率确定器302基于来自示例计数器300的计数确定最佳采样频率。
在从示例比较器输出108接收到反冲之后，示例计数器300被启动。在一些示例中，计数器300直到预设量的时间(例如，延迟)之后才被启动。在示例计数器300被启动之后，示例计数器300对来自示例振荡器124的时钟周期的时钟脉冲数进行计数。如上所述，可基于脉冲的最大值、脉冲的最小值、脉冲的下降沿、脉冲的上升沿和/或时钟周期的任何其他可区分点对脉冲进行计数。示例计数器300继续对时钟脉冲进行计数直到从比较器输出108接收到第二反冲。当接收到第二反冲时，计数器300将计数传输给示例频率确定器302。另外地，示例计数器300重置计数并重复描述的过程直到接收到额外的反冲。
示例频率确定器302从示例计数器300接收计数。示例频率确定器302确定计数是否在计数的最佳范围内。计数的最佳范围是平衡电压误差和功耗的计数的阈值范围。例如，如果计数的数量高，则消耗的功率量也是高的，但是，如果计数的数量低，则电压误差是高的。在一些示例中，频率确定器302可基于最大可允许电压误差的计算确定最佳范围(例如，(例如，
Figure BDA0001568823890000121
)。另外地或替代性地，可基于用户要求、制造要求和/或在图1的说明的示例IC 100内的和/或连接到图1的说明的示例IC 100的其他IC组件的电压要求确定最佳范围。
如果示例频率确定器302确定计数在计数的阈值范围内，则示例频率确定器302可将指令传输到示例振荡器124以继续以相同的时钟周期频率操作。替代性地，时钟控制器122频率确定器302可仅在振荡器124将改变(例如，增加或减少)时钟周期频率时传输指令。如果示例频率确定器302确定计数低于阈值范围的最小计数量，则示例频率确定器302确定将计数的数量增加到阈值范围内的数量所需要的适当的(例如，期望的)频率。例如，如果接收的计数的数量是3并且计数的最小数量是6，则频率确定器302可确定时钟周期的频率需要以大于2的标量增加。替代性地，如果示例频率确定器302确定计数高于阈值范围的最大计数量，则示例频率确定器302确定将计数的数量减少到阈值范围内的数量所需要的适当的(例如，期望的)频率。示例频率确定器302将包括期望的频率的指令发送到示例振荡器124。
图4是用于以能效的方式操作示例比较器122的本文中公开的图2的示例时钟控制器202的示例实施方式的框图。虽然结合说明的示例IC 200描述图4的示例时钟控制器202，但是示例时钟控制器202可用于控制包括比较器的IC。示例时钟控制器202被实施以控制说明的示例IC 200和/或其中使用比较器的任何设备。
图4的示例时钟控制器202包括示例斜率计算器400、示例时间计算器402、示例孔径窗口/频率确定器404和示例振荡器控制器406。孔径窗口/频率确定器404基于计算的斜率和/或估计的时间确定孔径窗口和采样频率以启用示例比较器102。
示例斜率计算器400在从比较器输出108接收到反冲之后(例如，在输出电压Vout116的下降沿期间)在两个单独的时间点测量输出电压Vout 116。替代性地，示例斜率计算器400可测量输出电压Vout 116任意次数。例如，如果输出电压Vout 116的下降沿不是线性的，则斜率计算器400可测量输出电压Vout 116两次以上以内插和/或外推与下降沿相关联的函数。如上所述，斜率计算器400可按比例缩放输出电压Vout 116以匹配按比例缩放的输出电压104。替代性地，示例斜率计算器400可直接测量按比例缩放的电压输出106。在一些示例中，第一电压测量在预设延迟之后进行(例如，以允许输出电容器118充电)。在示例斜率计算器400已经在两个单独的时间测量了输出电压Vout 116之后，示例斜率计算器400基于在两个时间的两个测量的电压计算斜率。例如，斜率计算器400可在第一时间t1测量输出电压Vout 116的第一电压(V1)以及在第二时间t2测量第二电压(V2)。使用代数公式，示例斜率计算器400基于测量的值确定斜率(例如，
Figure BDA0001568823890000131
)。示例斜率计算器400将斜率和测量的值传输到示例时间计算器402用于进一步的处理。
示例时间计算器402确定(例如，外推)输出电压Vout 116将小于或等于参考电压Vref 106的估计时间。因为示例电压输出Vout 116的下降沿是线性的，所以示例时间计算器402可基于斜率和测量的值计算分析函数。在代数上，线性函数的公式可用点斜率形式(例如，y-y1＝m(x-x1)，其中m是线的斜率，并且(x1，y1)是线上的坐标)表示。使用时间作为输入并且电压作为输出，获得以下公式：Vref-V1＝m(t3-t1)，其中Vref是参考电压Vref 106，V1是第一测量电压，m是从示例斜率计算器400确定的斜率，t3是要计算的估计时间，以及t1是测量V1时的时间。替代性地，V1和t1可用V2和t2代替。针对t3求解示例函数的结果为：
Figure BDA0001568823890000132
示例时间计算器402可使用t3的等式计算t3。例如，给定在输出电压Vout 116的t1＝100毫秒(ms)接收的V1＝1.7V、-0.006V/ms的斜率和1.1V的参考电压Vref106的情况下。当输出电压Vout116等于参考电压Vref 106时，估计时间t3为200毫秒(例如，
Figure BDA0001568823890000133
)。虽然示例电压输出Vout 116线性地放电，但是示例电压输出Vout 116可指数地放电或以另一个示例模型和/或函数放电。在这样的示例中，当输出电压Vout 116的下降沿是非线性的时，可使用利用内插和/或外推的各种计算来计算当输出电压Vout 116等于参考电压Vref 106时的时间(例如，时间t3)。
示例孔径窗口/频率确定器404基于计算的斜率确定适当的孔径窗口和/或采样频率。在一些示例中，孔径窗口/频率确定器404确定适当的孔径窗口，以考虑时间计算中的误差、Iload 120中的改变(其改变输出电压Vout 122的斜率)和/或说明的示例IC 200中的任何其他变化。减小孔径窗口通过仅在较短持续时间内(例如，当需要时)给示例比较器102供电来节省功率。增加孔径窗口减少了电压误差。
另外地，孔径窗口/频率确定器404确定适当的时钟周期频率以操作示例振荡器124。例如，如果斜率大，则孔径窗口/频率确定器404可增加时钟周期频率以最小化电压误差。在一些示例中，频率确定器302可基于最大可允许的电压误差的计算确定最佳范围(例如，
Figure BDA0001568823890000141
)。另外地或替代性地，给定斜率的最佳孔径窗口和/或时钟周期频率可基于用户要求、制造要求和/或在图2的示例IC 200内的和/或连接到图2的示例IC 200的其他IC组件的电压要求。在一些示例中，孔径窗口与采样频率有关。例如，如果孔径窗口小，则可能需要较高的采样频率以确定参考电压Vref 106何时低于输出电压Vout 122。在孔径窗口/频率确定器404基于计算的时间和斜率确定最佳孔径窗口和/或时钟周期频率之后，示例振荡器控制器406向示例振荡器124传输指令以针对确定孔径窗口以确定的频率在估计的时间左右操作。例如，对于估计的时间为3毫秒，确定的孔径窗口为500微秒，期望的时钟周期频率为1.0×10-6Hz。以这种方式，示例振荡器控制器406将指示示例振荡器124在3毫秒标记之前的250微秒到3毫秒标记之后的250微秒的持续时间内以1.0×10-6Hz输出采样时钟。
图5包括按比例缩放的输出电压104和示例参考电压Vref 106的时序的示例图500、来自示例振荡器124的示例输出的示例图502和图1的示例比较器输出108结合图3的时钟控制器122的时序的示例图504。示例图500、502和504包括示例电压误差508、示例时钟周期506、示例误差时段Ts 510、示例延迟Tdelay 512和时钟脉冲514的示例计数。
在图5的说明的示例中，示例振荡器124以一定频率输出时钟周期。如上所述，增加时钟周期506的频率以功耗(例如，增加Iq)为代价增加了带宽(例如，减小电压误差508)。示例电压误差508表示在施加反冲之前按比例缩放的输出电压104变为低于参考电压Vref 106的电压的量。在这个示例中，示例误差时段Ts 510表示按比例缩放的输出电压104低于参考电压Vref 106的持续时间。示例比较器102在示例时钟周期506中的每个峰值、谷值、下降沿和/或上升沿将按比例缩放的输出电压104与参考电压Vref 504进行比较。在时间1，示例比较器102确定按比例缩放的输出电压104小于参考电压Vref 106。因为按比例缩放的输出电压104小于参考电压Vref 106，所以示例比较器102在比较器输出线108上输出反冲(例如，高电压)，如图504所示。
在施加反冲之后，示例时钟控制器112在启动图3的示例计数器300之前等待示例延迟Ts 512。在时间2(例如，在延迟Tdelay 512之后)，示例计数器300跟踪在比较器输出108的反冲之间的时钟脉冲514的计数(例如，基于时钟周期506的峰值、谷值、上升沿和/或下降沿)。示例计数器300继续递增时钟脉冲514的计数直到时间3，此时比较器输出108施加另一个反冲(例如，因为在时间3按比例缩放的输出电压104低于参考电压)。在施加第二反冲之后，计数器300将时钟脉冲514的计数传输给示例频率确定器302。如上所述，频率确定器302可基于时钟脉冲514的计数调整时钟周期506的频率(例如，以减小电压误差或降低功耗)。
图6是图2的输出电压Vout 116和参考电压Vref 106结合图4的时钟控制器202的时序的示例图600。示例图600包括示例第一电压V1 602、示例第二电压V2 604以及示例孔径窗口606。虽然示例图表600包括示例输出电压Vout 116，但是输出电压Vout 116可被按比例缩放以表示按比例缩放的输出电压104，参考电压106可被按比例缩放以补偿输出电压Vout116的按比例缩放，或输出电压Vout 116可等于按比例缩放的输出电压104。示例图600显示在由示例比较器102输出反冲之后的输出电压Vout 116，由示例比较器102输出反冲引起输出电压Vout 116上升直到示例输出电容器118被完全充电。如上所述，基于在不同时间点的输出电压Vout 116的测量确定示例输出电压Vout 116的下降沿的斜率。
在图6的说明的示例中，示例斜率计算器400在时间t1测量第一示例电压V1 602。另外地，示例斜率计算器400在时间t2测量第二示例电压V2 604。斜率计算器400基于V2 602、V1 604、t1和t2确定斜率。替代性地，斜率计算器400可在附加时间测量附加电压以外推函数(例如，对于非线性下降沿)。在斜率已被计算之后，示例时间计算器402确定输出电压Vout116将等于参考电压Vref 106的估计时间t3_est。
示例孔径窗口/频率确定器404基于斜率和/或估计时间t3_est确定示例孔径窗口606和期望的频率。在一些示例中，振荡器124的时钟输出在示例孔径窗口606外被禁用以节省功率。在孔径窗口606内，振荡器124以期望频率启用时钟输出以使示例比较器102能够以期望的频率在时钟周期的每个峰值、谷值、上升沿和/或下降沿操作(如上结合图5所述)。
虽然在图3和图4中说明实施图1和图2中的示例时钟控制器122、202的示例方式，但是图7中说明的元件、过程和/或设备可被组合、分割、重新安排、省略、删除和/或以任何其他方式被实施。此外，可通过硬件、机器可读指令、软件、固件和/或硬件、机器可读指令、软件和/或固件的任意组合实施图3中的示例计数器300、示例频率确定器302和/或更普遍地示例时钟控制器122，和/或图4中的示例斜率计算器400、示例时间计算器402、示例孔径窗口/频率确定器404、示例振荡器控制器406和/或更普遍地示例时钟控制器202。因此，例如，可通过(一个或更多个)模拟和/或数字电路、(一个或更多个)逻辑电路、(一个或更多个)可编程处理器、(一个或更多个)专用集成电路(ASIC)、(一个或更多个)可编程逻辑设备(PLD)和/或(一个或更多个)现场可编程逻辑设备(FPLD)实施图3中的示例计数器300、示例频率确定器302和/或更普遍地示例时钟控制器122，和/或图4中的示例斜率计算器400、示例时间计算器402、示例孔径窗口/频率确定器404、示例振荡器控制器406和/或更普遍地示例时钟控制器202中的任何一个。当读取本专利的任何装置或系统权利要求以覆盖纯软件和/或固件实施方式时，图3中的示例计数器300、示例频率确定器302和/或更普遍地示例时钟控制器122，和/或图4中的示例斜率计算器400、示例时间计算器402、示例孔径窗口/频率确定器404、示例振荡器控制器406和/或更普遍地示例时钟控制器202中的至少一个在此被明确定义为包括有形计算机可读存储设备或存储盘，如存储器、数字多功能盘(DVD)、光盘(CD)或存储软件和/或固件的蓝光盘。更进一步，除了或替代在图5和图7中说明的那些，图3和图4中的示例时钟控制器122、202包括元件、过程和/或设备，和/或可包括说明的元件、过程和设备中的任何或所有中的多于一个。
图5和图7中显示了表示用于实施图3和图4中的时钟控制器122、202的示例机器可读指令的流程图。在这些示例中，机器可读指令包括用于由处理器执行的程序(如显示在以下结合图10讨论的示例处理器平台1000中的处理器1012)。程序可体现在存储在有形计算机可读存储介质(如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘或者与处理器1012相关联的存储器)上的机器可读指令中，但是整个程序和/或其部分可替代性由除了处理器1012之外的设备执行和/或体现在固件或专用硬件中。进一步，虽然参考图5和图7中说明的流程图描述示例程序，但是可替代性使用实施图3和图4中的示例时钟控制器122、202的许多其他方法。例如，可改变框的执行顺序，和/或可改变、删除或组合描述的一些框。
如上所述，可使用存储在有形计算机可读存储介质(例如，硬盘驱动器、闪存、只读存储器(ROM)、光盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、高速缓存、随机存取存储器(RAM)和/或针对任何持续时间(例如，延长的时间段、永久性地、用于简短实例、用于临时缓冲和/或用于高速缓存信息)存储信息的任何其他存储设备或存储盘)上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)实施图5和图7的示例过程。如本文中使用的，术语有形计算机可读存储介质被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘并且排除传播信号并排除传输介质。如本文所使用的，“有形计算机可读存储介质”和“有形机器可读存储介质”可互换使用。另外地或替代性地，可使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能盘、高速缓存、随机存取存储器和/或针对任何持续时间(例如，延长的时间段、永久性地、用于简短实例、用于临时缓冲和/或用于高速缓存信息)存储信息的任何其他存储设备或存储盘)上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)实施图5和图7的示例过程。如本文中使用的，术语非暂时性计算机可读介质被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘并且排除传播信号并排除传输介质。如本文中使用的，当短语“至少”被用作权利要求的前序中的过渡术语时，其以与术语“包括”是开放式相同的方式是开放式的。
图7中说明的示例机器可读指令可被执行以使图3的时钟控制器122结合图1调整时钟周期频率。虽然图7的示例流程图700以给定的顺序描绘了示例步骤，但是这些步骤并不是穷尽的，并且在本公开的精神和范围内各种改变和修改是可能的。例如，可以以替代性顺序执行或者可以并行执行流程图700中说明的框。
图7是表示示例机器可读指令的示例流程图700，示例机器可读指令可被执行以使图3的时钟控制器122调整时钟周期频率以启用图1的示例比较器102。因为输出电压Vout116的下降沿取决于可在任何时刻改变的示例负载电流Iload 120，所以可调整用于启用示例比较器102的时钟频率，以减小电压误差或降低功耗。确定如何和/或何时调整时钟周期频率是通过监测指示输出电压Vout 116中的变化的反冲之间的持续时间来完成的。
在框701处，示例计数器300在比较器输出108上接收反冲。如上所述，当示例按比例缩放的输出电压104小于示例参考电压Vref 106时，输出反冲。反冲使示例转换器114能够增加存储在输出电容器118中的输出电压Vout 116。在示例转换器114被禁用之后，输出电容器118中的电荷开始放电(例如，Vout 116开始下降)。在框702处，计数器300等待预设的延迟时间以允许输出电容器118完全充电。在一些示例中，预设的延迟是小于输出电压Vout 116等于参考电压Vref 106时的估计时间与输出电压Vout 116开始下降时的时间之间的差值的持续时间。预设的延迟时间的量可基于用户和/或制造商的偏好。在一些示例中，当前延迟时间可基于输出电容器118的特性和/或与负载电流Iload 120相关联的IC的特性。
在框704处，示例计数器300从示例振荡器124接收时钟脉冲。当计数器300接收到时钟脉冲时，计数器300递增计数(框706)。如上所述，时钟脉冲的计数可基于时钟信号的最大值、最小值、下降沿、上升沿和/或任何其他可区分的点。在框708处，示例计数器300确定额外的(例如，第二)反冲信号是否已被接收。额外的反冲信号意味着按比例缩放的输出电压104已降至参考电压Vref 106以下(例如，因此输出电压Vout 116将再次升高)。如果示例计数器还未接收到第二反冲信号，则计数器300继续接收时钟脉冲并且递增计数直到接收到第二反冲信号。如果示例计数器300已经接收到第二反冲信号，则计数器300将计数传输给示例频率确定器302。
在框710处，示例频率确定器302确定计数是否大于最大阈值。如上所述，大于最大阈值的计数表示功率浪费(例如，比较器102被启用太多)。如果计数大于最大阈值，则频率确定器302将降低期望的频率，使得计数将满足最大阈值(框712)。如果计数不大于最大阈值，则频率确定器302确定计数是否低于最小阈值(框714)。如上所述，低于最小阈值的计数表示潜在的大电压误差(例如，不足够的带宽)。如果计数低于最小阈值，则示例频率确定器302将增加期望的频率，使得计数将满足最小阈值(框716)。如果计数不低于最小阈值，则示例频率确定器302将不调整期望的频率。在框718处，频率确定器302将向示例振荡器124传输指令以在期望的频率下操作。在框120处，计数器300重置计数。过程在反冲信号之间无限期地继续以基于负载电流120中的改变确定期望的频率。
图8中说明的示例机器可读指令可被执行以使图4的时钟控制器202结合图2确定孔径窗口和/或调整时钟周期频率。虽然图8的示例流程图800以给定的顺序描绘了示例步骤，但是这些步骤并不是穷尽的，并且在本公开的精神和范围内各种改变和修改是可能的。例如，可以以替代性顺序执行或者可以并行执行流程图800中说明的框。
图8是表示示例机器可读指令的示例流程图800，示例机器可读指令可被执行以使图4的时钟控制器202确定孔径窗口和/或调整时钟周期频率以启用图2的示例比较器102。因为输出电压Vout 116的下降沿取决于可在任何时刻改变的示例负载电流Iload 120，所以可调整孔径窗口和/或时钟频率以减小电压误差或减小Iq(例如，功耗)。确定如何和/或何时调整孔径窗口和/或时钟周期频率是通过基于反冲之间的持续时间测量输出电压Vout116的斜率来实现的。
在框801处，示例斜率计算器400在比较器输出108上接收反冲。如上所述，当示例按比例缩放的输出电压104小于示例参考电压Vref 106时，输出反冲。反冲使示例转换器114能够增加存储在输出电容器118中的输出电压Vout 116。在示例转换器114被禁用之后，输出电容器118中的电荷开始放电(例如，Vout 116开始下降)。在时间1，斜率计算器400测量下降的输出电压Vout 116的第一电压V1(框802)。在时间2，斜率计算器400测量下降的输出电压Vout 116的第二电压V2(框804)。
在框806处，示例斜率计算器400基于时间1、时间2、V1和V2确定下降的输出电压Vout116的斜率(例如，
Figure BDA0001568823890000191
)。在一些示例中，示例斜率计算器400可在额外的时间测量输出电压Vout 116以提供更多的值以准确地确定指示输出电压Vout 116的下降沿的函数(例如，当下降沿是非线性的时)。在已经计算斜率之后，示例时间计算器402计算时间3(例如，当输出电压Vout 116将等于参考电压Vref 106时)(框808)。在一些示例中，时间计算器402基于线性方程(例如，Vref﹣V1＝m(t3-t1))确定确定时间3。替代性地，当下降的输出电压Vout是非线性的时，时间计算器402可内插和/或外推函数以确定时间3。
在框810处，孔径窗口/频率确定器404基于确定的斜率和/或时间3确定期望的时钟周期频率和/或孔径窗口。如上所述，期望的频率和/或孔径窗口可基于用户要求、制造要求、最大可允许电压误差和/或在图2的示例IC 200内的和/或连接到图2的示例IC 200的其他IC组件的电压要求。在已经计算时间3之后，振荡器控制器406等待以启用示例振荡器124(框812)。如上所述，振荡器控制器406在时间3左右的孔径窗口期间启用振荡器。例如，如果孔径窗口是200毫秒，并且时间3是750毫秒，则示例振荡器控制器406将指令发送到示例振荡器124以从650毫秒(例如，750毫秒标记之前的100毫秒)到850毫秒(例如，750毫秒标记之后的100毫秒)以期望的频率输出时钟周期。
在框814处，振荡器控制器406将指令发送到示例振荡器124以期望的频率输出时钟周期。在框816处，示例振荡器控制器406确定孔径窗口是否已经结束。如果孔径窗口还未结束，则振荡器控制器406继续输出时钟周期直到孔径窗口结束。在一些示例中，振荡器控制器406通过轮询和/或计数来自示例振荡器124的时钟脉冲数来确定孔径窗口何时已结束。替代性地，时钟控制器202可利用时钟控制器202的内部时钟轮询和/或跟踪孔径窗口。如果孔径窗口已经结束，则振荡器控制器406确定额外的(例如，第二)反冲是否已由示例比较器102输出(框818)。因为估计的时间3和孔径窗口是基于何时输出电压Vout 116应该等于参考电压Vref 106(例如，何时应该接收到额外的反冲)，没有接收到反冲表示误差并且可能需要执行额外的等待时间。如果额外的反冲还未被输出，则振荡器控制器406标记事件并且示例振荡器继续输出时钟周期(框820)。在一些示例中，标记可触发误差信号和/或说明的示例IC 200的全部或部分的重置。如果已经输出了额外的反冲，则振荡器控制器406禁用示例振荡器822的时钟输出，并且基于输出电压Vout 116的新的下降沿重复过程(框822)。
在框824处，孔径窗口/频率确定器404确定是否进入校准模式。校准模式是基于在两个或更多个时间测量输出电压确定输出电压何时将等于最小参考电压的过程。在一些示例中，确定何时进入校准模式可基于从第一测量值到第二后续测量值的斜率变化。在一些示例中，孔径窗口/频率确定器404可基于事件标记的触发确定进入校准模式。在一些示例中，孔径窗口/频率确定器404可基于用户偏好、制造偏好、最大可允许电压误差、其他组件要求和/或来自另一个控制器的信号决定进入校准。如果孔径窗口/频率确定器404确定进入校准模式，则重复测量输出电压的过程。如果孔径窗口/频率确定器404确定不进入校准模式，则振荡器控制器406等待以启用示例振荡器124。
图9是能够执行图7的指令以实施图1和3的示例时钟控制器122的示例处理器平台900的框图。例如，处理器平台900可以是服务器、个人计算机、移动设备(例如，手机、智能手机、诸如iPadTM的平板电脑)、个人数字助理(PDA)、因特网设备或任何其他类型的计算设备。
说明的示例的处理器平台900包括处理器912。说明的示例的处理器912是硬件。例如，可由来自任何期望的家族或制造商的集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实施处理器912。
说明的示例的处理器912包括本地存储器913(例如，高速缓存)。图9的示例处理器912执行图7的指令以实施图3的示例计数器300和示例频率确定器来实施示例时钟控制器122。说明的示例的处理器912经由总线918与包括易失性存储器914和非易失性存储器916的主存储器进行通信。可由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器设备实施易失性存储器914。可由闪存和/或任何其他期望的类型的存储器设备实施非易失性存储器916。由时钟控制器控制访问主存储器914、916。
说明的示例的处理器平台900还包括接口电路920。可通过任何类型的接口标准(如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI Express接口)实施接口电路920。
在说明的示例中，一个或更多个输入设备922被连接到接口电路920。(一个或更多个)输入设备922允许用户将数据和命令输入到处理器912中。例如，可通过传感器、麦克风、相机(静态或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、轨迹板、轨迹球、等点(isopoint)和/或语音识别系统实施(一个或更多个)输入设备。
一个或更多个输出设备924也被连接到说明的示例的接口电路920。例如，可通过显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备和/或扬声器)实施输出设备924。因此，说明的示例的接口电路920通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片或图形驱动器处理器。
说明的示例的接口电路920还包括通信设备(如发送器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡)以经由网络926(例如，以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统)促进与外部机器(例如，任何类型的计算设备)的数据交换。
说明的示例的处理器平台900还包括用于存储软件和/或数据的一个或更多个大容量存储设备928。这种大容量存储设备928的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统和数字多功能盘(DVD)驱动器。
图7的编码指令932可存储在大容量存储设备928中、易失性存储器914中、非易失性存储器916中和/或可移动有形计算机可读存储介质(如CD或DVD)中。
图10是能够执行图8的指令以实施图2和图4的示例时钟控制器202的示例处理器平台1000的框图。例如，处理器平台1000可以是服务器、个人计算机、移动设备(例如，手机、智能手机、诸如iPadTM的平板电脑)、个人数字助理(PDA)、因特网设备或任何其他类型的计算设备。
说明的示例的处理器平台1000包括处理器1012。说明的示例的处理器1012是硬件。例如，可由来自任何期望的家族或制造商的集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实施处理器1012。
说明的示例的处理器1012包括本地存储器1013(例如，高速缓存)。图10的示例处理器1012执行图8的指令以实施图4的示例斜率计算器400、示例时间计算器402、示例孔径窗口/频率确定器404以及示例振荡器控制器406来实施示例时钟控制器202。说明的示例的处理器1012经由总线1018与包括易失性存储器1014和非易失性存储器1016的主存储器进行通信。可由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器设备实施易失性存储器1014。可由闪存和/或任何其他期望的类型的存储器设备实施非易失性存储器1016。由时钟控制器控制访问主存储器1014、1016。
说明的示例的处理器平台900还包括接口电路1020。可通过任何类型的接口标准(如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI Express接口)实施接口电路1020。
在说明的示例中，一个或更多个输入设备1022被连接到接口电路1020。(一个或更多个)输入设备1022允许用户将数据和命令输入到处理器1012中。例如，可通过传感器、麦克风、相机(静态或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、轨迹板、轨迹球、等点和/或语音识别系统实施(一个或更多个)输入设备。
一个或更多个输出设备1024也被连接到说明的示例的接口电路1020。例如，可通过显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备和/或扬声器)实施输出设备1024。相应地，说明的示例的接口电路1020通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片或图形驱动器处理器。
说明的示例的接口电路1020还包括通信设备(如发送器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡)以经由网络1026(例如，以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统)促进与外部机器(例如，任何类型的计算设备)的数据交换。
说明的示例的处理器平台1000还包括用于存储软件和/或数据的一个或更多个大容量存储设备1028。这种大容量存储设备1028的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统和数字多功能盘(DVD)驱动器。
图8的编码指令1032可存储在大容量存储设备1028中、易失性存储器1014中、非易失性存储器1016中和/或可移动有形计算机可读存储介质(如CD或DVD)中。
根据以上所述，上面公开的方法、装置和制造产品的功率减小了比较器中的Iq，并且最小化了电压误差。使用本文中公开的示例，比较器可在小于500纳秒的时间内响应于20毫伏的电压误差，并且汲取小于15纳安(nA)的Iq。进一步，使用本文中公开的示例，当负载(例如，与睡眠模式相关联的负载)为1微安左右时，示例比较器的功效为85％-90％。在一些示例中，由振荡器输出期望的频率的时钟周期以在每个时钟周期的峰值、谷值、上升沿和/或下降沿启用比较器。在这样的示例中，使用时钟周期的计数确定是否需要增大或减小期望的频率。在一些示例中，确定输出电压的下降沿的斜率，以便确定操作振荡器的孔径窗口和/或期望的频率。
常规的比较器汲取从300nA到720nA的Iq的任意值，因此比本文中描述的方法的功效低得多。功效较低的比较器导致包括比较器和/或功率转换器的电子设备的电池寿命缩短。而且，因为比较器已经位于包含功率转换器的大多数IC中，所以现有的集成电路不需要额外的电路系统，从而既节省了复杂性又节省了成本。
在描述的实施例中的修改是可能的，并且在权利要求的范围内的其他实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种用于调节频率的装置，其包括：
比较器，其用于：接收第一电压和参考电压；以及当所述第一电压低于所述参考电压时输出第二电压，其中所述第二电压的所述输出使所述第一电压增加；以及
控制器，其用于：当所述第一电压高于所述参考电压时对时钟周期数进行计数；将所述时钟周期数与最大时钟周期数和最小时钟周期数进行比较；当所述时钟周期数大于所述最大时钟周期数时，降低与所述时钟周期数相关联的时钟的频率；以及当所述时钟周期数小于所述最小时钟周期数时，增大所述时钟的所述频率。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括振荡器以输出处于所述频率的所述时钟。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电压是输出电压，所述第二电压的所述输出使与所述输出电压相关联的电容器充电。
4.根据权利要求3所述的装置，其中在所述电容器被充电之后所述第一电压降低。
5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括直流到直流转换器即DC-DC转换器以接收所述第二电压并且当所述第二电压正被接收时输出所述第一电压。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述比较器被构造为在所述时钟的边沿输出所述第二电压。
7.根据权利要求1所述的装置，其中：
增加所述频率使平均电流增加并且使所述比较器的响应时间增加；以及
降低所述频率使平均电流降低并且使所述比较器的所述响应时间降低。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述最大时钟周期数和所述最小时钟周期数是预定的。
9.根据权利要求1所述的装置，其中降低所述时钟周期的预定的频率使所述时钟周期数降低到所述最大时钟周期数以下的水平。
10.根据权利要求1所述的装置，其中增加所述时钟周期的预定的频率使所述时钟周期数增加到所述最小时钟周期数以上的水平。
11.一种用于调节频率的方法，其包括：
接收第一电压和参考电压；
当所述第一电压低于所述参考电压时，输出第二电压，其中所述第二电压的所述输出使所述第一电压增加；
当所述第一电压高于所述参考电压时，对时钟周期数进行计数；
将所述时钟周期数与最大时钟周期数和最小时钟周期数进行比较；
当所述时钟周期数大于所述最大时钟周期数时，降低与所述时钟周期数相关联的时钟的频率；以及
当所述时钟周期数小于所述最小时钟周期数时，增加所述时钟的所述频率。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括输出处于所述频率的所述时钟。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一电压是输出电压，所述第二电压的所述输出使与所述输出电压相关联的电容器充电。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述电容器被充电之后所述第一电压降低。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括接收所述第二电压并且当所述第二电压正被接收时输出所述第一电压。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述时钟的边沿输出所述第二电压。
17.根据权利要求11所述的方法，其中：
增加所述频率使平均电流增加并且使比较器的响应时间增加；以及
降低所述频率使平均电流降低并且使所述比较器的所述响应时间降低。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述最大时钟周期数和所述最小时钟周期数是预定的。
19.根据权利要求11所述的方法，其中降低所述时钟周期的预定的频率使所述时钟周期数降低到所述最大时钟周期数以下的水平。
20.根据权利要求11所述的方法，其中增加所述时钟周期的预定的频率使所述时钟周期数增加到所述最小时钟周期数以上的水平。
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