CN112015221B - 电压控制电路、电压控制方法以及集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电压控制电路、电压控制方法以及集成电路。一种电压控制电路，用以控制一目标电路的一工作电压，包含：一速度检测电路，用以检测该目标电路的一电路速度；以及一控制电路，耦接该速度检测电路，用以根据该电路速度以及一预定速度的差异，来产生一电压控制信号给产生该工作电压的一电源供应电路，以控制该工作电压。

Description

电压控制电路、电压控制方法以及集成电路

技术领域

本发明有关于电压控制电路以及电压控制方法，特别有关于可自动改变工作电压来调整电路速度的电压控制电路以及电压控制方法。

背景技术

在现代电子装置中，IC(Integrated circuit，集成电路)是相当普及且重要的零件，可提供各种所需的功能。然而IC大量生产后，不同的IC颗粒之间通常存在不同程度的制程差异，而且其实际工作温度、工作电压、封装特性、乘载电路板以及其所连接的外部组件的特性也可能有所不同。因此，每颗IC可达到的最高工作速度及最适合的工作条件也会有所不同。

目前一般做法，当IC内部频率采用固定频率、或是变频系统中的特定频率组态，通常会给定一个固定的供应电压。这样的情况，可能会造成一些不好的影响。

举例来说，若该颗IC比预期中具有较快的电路速度，也就是仅须要较低的工作电压就能有预期的电路速度，此情况下前述固定的供应电压可能会给予IC一过高的工作电压而造成过高的功率消耗。相反的，若该颗IC比预期中具有较慢的电路速度，也就是须要较高的工作电压才能有预期的电路速度，此情况下前述固定的供应电压可能会给予IC一过低的工作电压而影响其工作稳定性，或使其在量产测试阶段便被淘汰而影响了IC的效率。

发明内容

因此，本发明一目的为提供一种电压控制电路，其可自动依个别IC特性调整工作电压，以解决上述先前技术所遇到问题。

本发明一实施例公开了一种电压控制电路，用以控制一目标电路的一工作电压，包含：一速度检测电路，用以检测该目标电路的一电路速度；以及一控制电路，耦接该速度检测电路，用以根据该电路速度以及一预定速度的差异，来产生一电压控制信号给产生该工作电压的一电源供应电路，以控制该工作电压。

根据前述实施例，可以自动调整工作电压来使目标电路的电路速度维持在预定速度，以避免现有技术中工作电压太高造成功率消耗或工作电压太低而影响IC工作稳定性或效率的问题。

附图说明

图1绘示了根据本发明一实施例的电压控制电路的方块图。

图2绘示了根据本发明另一实施例的电压控制电路的方块图。

图3绘示了根据本发明一实施例的电压控制电路的较详细电路图。

图4绘示了根据本发明另一实施例的电压控制电路的较详细电路图。

图5绘示了根据本发明一实施例的电压控制方法。

具体实施方式

以下将以不同实施例来说明本发明的内容，还请留意，实施例中的“第一”、“第二”…仅用以标识不同的组件或步骤，并非用以限定组件或步骤的次序。

图1绘示了根据本发明一实施例的电压控制电路100的方块图。如图1所示，电压控制电路100耦接一目标电路101以及一电源供应电路103，电源供应电路103用以产生工作电压V_op给目标电路101。电压控制电路100包含一速度检测电路105以及一控制电路107。速度检测电路105可接收来自目标电路101的一测试信号TS，并根据测试信号TS计算目标电路的一电路速度。在一实施例中，测试信号TS为对应目标电路101之电路速度的频率信号，电路速度越快，测试信号TS的信号周期越小(也就是频率越高)。控制电路107耦接速度检测电路105，用以根据电路速度以及一预定速度的差异，来产生一电压控制信号CS给电源供应电路103，以控制工作电压V_op。于一实施例中，若电路速度高于预定速度，则降低工作电压V_op以相对应的减少电路速度，相反的，若电路速度低于预定速度，则拉高工作电压V_op以相对应的增加电路速度。

在一实施例中，电源供应电路103包含至少一晶体管，例如NMOS(金氧半场效晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)或BJT(双极性晶体管，bipolar transistor)。而电压控制信号CS为控制晶体管的模拟信号或数字信号。在另一实施例中，电压控制信号CS为包含至少一数字码的一数字信号，不同的数字码代表不同的电压。举例来说，当电压控制信号CS为10001时，工作电压V_op为3.3v，而电压控制信号CS为10111时，工作电压V_op为5v。但电压控制信号CS不限于这些例子。

电压控制电路100以及目标电路101可以位于同一个IC中，也可以位于不同的IC中。图2绘示了根据本发明另一实施例的电压控制电路的方块图。如图2所示，电压控制电路100以及目标电路101位于同一个IC200中，且目标电路101为IC 200中的内部电路。内部电路指的是IC 200中用以提供所需功能的电路，其可通过I/O电路与IC 200的脚位耦接，内部电路也可称为核心组件(core device)或是核心电路(core circuit)。在这样的实施例中，电源供应电路103也可包含在IC 200中，或者是独立于IC 200的电路(例如一独立的电源IC)。且在一实施例中，若速度检测电路105与目标电路101在同一个IC中，则速度检测电路105可自行检测IC速度，目标电路101可以不输出测试信号TS给速度检测电路105。

速度检测电路105以及控制电路107可以各种方式来实现。图3绘示了根据本发明一实施例的电压控制电路的较详细电路图。还请留意，为了便于理解，图3省略了部分电路细节。如图3所示，目标电路101内建一环形振荡器301，速度检测电路105包含一计数器CU_1。在其他实施例中，环形振荡器301是设置于速度检测电路105中。环形振荡器301包含奇数个反相器，用以产生一测试信号TS，其中测试信号TS经由环形振荡器301产生为一振荡信号且与目标电路101的电路速度相关。在一实施例中，电路速度越快，则测试信号TS的频率越快。

此例中环形振荡器301包含3个反相器INV_1、INV_2以及INV_3，但不限定。计数器CU_1包含一频率端CU_1T以及一输出端CU_1O。频率端CU_1T接收测试信号TS以在输出端CU_1O产生一待测计数值CV_T。控制电路107包含一计数器CU_2，包含一频率端CU_2T以及一输出端CU_2O，频率端CU_2T接收一参考频率信号CLK_r以在输出端CU_2O产生参考计数值CV_r。其中，参考计数值CV_r可以是一数值的范围，具有一数值上限及一数值下限。举例来说，在一实施例中，参考计数值CV_r在一预定时间周期内的值为100，则其数值上限为110，而其数值下限为90。

此外，参考频率信号CLK_r为一固定频率的频率信号，可来自目标电路101，但也可来自其他信号源(例如:振荡器)。控制电路107还包含一比较电路303(例如一比较器)来根据待测计数值CV_T和参考计数值CV_r的大小关系相对应的产生控制信号CS。于一实施例中，若待测计数值CV_T大于参考计数值CV_r的数值上限，代表电路速度过快，因此会降低工作电压V_op以相对应的减少电路速度。相反的，若待测计数值CV_T小于参考计数值CV_r的数值下限，代表电路速度过慢，则拉高工作电压V_op以相对应的增加电路速度。由于测试信号TS的信号周期和电路速度有关，因此待测计数值CV_T可代表电路速度。

图3所示的电路还可包含其他组件。图4绘示了根据本发明另一实施例的电压控制电路的较详细电路图。在一实施例中，若速度检测电路与目标电路在同一个IC中，则速度检测电路可自行检测IC速度，目标电路可以不输出测试信号TS给速度检测电路。如图4所示，速度检测电路105与目标电路(未绘示)在同一IC中且包含一与门AND，其包含两输入端以及一输出端，其中一输入端耦接环形振荡器301中最后一个反相器(此例中为INV_3)的一输出端，另一输入端接收一致能信号EN，而输出端耦接环形振荡器301中第一个反相器(此例中为INV_1)的一输入端。致能信号EN可用以开启或关闭环形振荡器301。举例来说，当致能信号为1时开启环形振荡器301，而当致能信号为0时关闭环形振荡器301，可节省功率消耗。在一实施例中，计数器CUL_1以及计数器CUL_2也接收致能信号EN，因此可在环形振荡器301被关闭时一起关闭，以更为节省功率消耗。

然请留意，本发明所使用的速度检测电路不限于图3或图4所示的结构，任何可达成相同功能的电路均应在本发明所涵盖的范围内。而且，前述调整工作电压的机制，可在IC出厂前用来调整IC。也可在IC出厂后且实际运用在电子装置时，让IC不断的自动调整工作电压，以让IC一直具有最好的效能。

根据前述实施例，可得到如图5所示的电压控制方法，其包含以下步骤：

步骤501

接收来自一目标电路101的一测试信号TS，并根据测试信号TS计算目标电路101的一电路速度。若速度检测电路与目标电路在同一个IC中，则速度检测电路可自行检测IC速度，目标电路可以不输出测试信号TS给速度检测电路。

步骤503

根据该电路速度以及一预定速度的差异，来控制目标电路的工作电压V_op。

其他详细步骤已公开于前述实施例中，故在此不再赘述。

根据前述实施例，可以自动调整工作电压来使目标电路的电路速度维持在预定速度，以避免现有技术中工作电压太高造成功率消耗或工作电压太低而影响IC工作稳定性或效率的问题。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

[符号说明]

100 电压控制电路

101 目标电路

103 电源供应电路

105 速度检测电路

107 控制电路

200 IC

301 环形振荡器

303 比较电路

AND 与门

INV_1、INV_2、INV_3 反相器

CU_1、CU_2 计数器

CU_1T、CU_2T 频率端

CU_1O、CU_2O 输出端。

Claims (10)

1.一种电压控制电路，用以控制一目标电路的一工作电压，包含：

一速度检测电路，用以根据来自该目标电路的一测试信号，检测该目标电路的一电路速度，其中，该测试信号为对应该目标电路的该电路速度的一频率信号；以及

一控制电路，耦接该速度检测电路，用以根据该电路速度以及一预定速度的差异，来产生一电压控制信号给产生该工作电压的一电源供应电路，以控制该工作电压。

2.根据权利要求1所述的电压控制电路，其中该速度检测电路以及该目标电路位在不同集成电路中，且该速度检测电路自该目标电路接收与该电路速度相关的该测试信号，并依据该测试信号计算该电路速度。

3.根据权利要求1所述的电压控制电路，其中该速度检测电路、该控制电路以及该目标电路包含在同一集成电路中，且该目标电路为该集成电路的内部电路。

4.根据权利要求3所述的电压控制电路，其中该电源供应电路也包含在该集成电路中。

5.根据权利要求3所述的电压控制电路，其中该电源供应电路为独立于该集成电路的电路。

6.根据权利要求1所述的电压控制电路，其中该电源供应电路包含至少一晶体管，且该电压控制信号为控制该晶体管的模拟信号或数字信号。

7.根据权利要求1所述的电压控制电路，其中该目标电路或该速度检测电路包含具有奇数个反相器的一环形振荡器，用以产生一振荡信号，该速度检测电路包含：

一第一计数器，包含一第一频率端以及一第一输出端，该第一频率端接收该振荡信号以在该第一输出端产生一待测计数值；以及

该控制电路用以根据该待测计数值以及代表该预定速度的一参考计数值来产生该电压控制信号。

8.根据权利要求7所述的电压控制电路，其中该控制电路包含：

一第二计数器，包含一第二频率端以及一第二输出端，该第二频率端接收一参考频率信号以在该第二输出端产生该参考计数值；

其中该环形振荡器耦接一与门，该与门包含一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，该第一输入端耦接该环形振荡器中最后一个反相器的一输出端，该第二输入端接收一致能信号，该输出端耦接该环形振荡器中第一个反相器的一输入端；

其中该第一计数器以及该第二计数器均接收该致能信号。

9.一种电压控制方法，用以控制一目标电路的一工作电压，包含以下步骤：

(a)接收来自该目标电路的一测试信号，并根据该测试信号计算该目标电路的一电路速度，其中该测试信号为对应该目标电路的该电路速度的一频率信号；以及

(b)根据该电路速度以及一预定速度的差异，来产生一电压控制信号给产生该工作电压的一电源供应电路，以控制该工作电压。

10.一种可自动调整工作电压的集成电路，包含：

一内部电路，接收一工作电压；

一速度检测电路，耦接该内部电路，用以根据来自该内部电路的一测试信号，检测该内部电路的一电路速度，其中该测试信号为对应该内部电路的该电路速度的一频率信号；以及

一控制电路，耦接该速度检测电路，用以根据该电路速度以及一预定速度的差异，来产生一电压控制信号给产生该工作电压的一电源供应电路，以控制该工作电压。

Images