CN2445367Y - 提供中央处理器工作点的转换电路 - Google Patents

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叶嗣平
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Abstract

一种提供中央处理器的工作点的转换电路,利用在计算机系统中加入适当的电阻电容(RC)线路,在提供工作电压的电压调变单元与工作频率的锁相回路中,以实际的电阻与电容的组合来调整中央处理器所需的工作频率与工作电压,并可利用电阻与电容的组合,将工作频率与工作电压的变化设计为同步变化,用以减低上述工作频率及电压变化的不稳定性,进而降低系统的成本。

Description

提供中央处理器工作点 的转换电路
本实用新型涉及一种提供中央处理器的工作点(Operating point；Quiescent point)的转换电路，特别涉及一种渐进式变换中央处理器(CentralProcessor Unit)工作频率及工作电压的转换电路。
现代化的计算机除了讲究处理及传送数据的速度，以节省操作时间之外，同时，也要求能节省能源，以降低成本。因此，在计算机的功能当中就有一项是省电模式的设计，亦即在计算机系统预定的时限内，当计算机的荧光屏检测不到任何动作时，或者硬盘没有发生任何读/写作用时，计算机便会自动进入一种等待模式(Idle)，在等待状态下，荧光屏显示器会自动关闭，直到使用者按了键盘或移动鼠标才会恢复正常，而在等待状态下，硬盘的供电会被缩减至最低，直到系统重新对磁碟机进行存取时，就会回到正常模式(Busy)。
如上所述，计算机系统处于等待模式时，所消耗的电力比较少，主要原理是在等待模式时，将中央处理器的工作频率及电压调低，直到正常工作状态，再回复较稳定的高频率及高电压，以节省长时间工作所需消耗的能源。
参考图1，为公知计算机系统中变换工作频率及工作电压的操作方块图。计算机系统100是使用一个时钟产生器(Clock Generator)110，由晶体振荡(Crystal Oscillation)方式，来产生一个频率14.318MHz的时钟信号VB，接着，由一个倍频处理单元120，将时钟信号VB的频率提高n倍(n=2,3,…)，而倍频处理单元120是利用一个锁相回路(Phase Lock Loop)121，锁定住时钟信号VB的相位，以产生一个倍频信号VD。最后，利用一个除频处理单元130，将倍频信号VD的频率降低m倍(m=2,3,…)，即可获得一个输出信号VF以提供中央处理器140所需的工作频率f。
另一方面，计算机系统100是利用一个直流对直流的电压调变单元150，来进行工作电压V的调变。电压调变单元150具有第一输入端P1，用以输入一个直流偏压VS(通常为5V)，以及第二输入端P2，为控制信号CTL的输入端。当控制信号CTL由0电平上升至1电平时，输出信号VP亦由低电位L上升至高电位H，以提供中央处理器140所需的工作电压V。
参照图2A，绘示图1中工作频率及工作电压的变化曲线图。当计算机系统100处于省电模式的等待状态D时，中央处理器140的工作频率f为100MHz，工作电压V为1.3V，是低频、低电压，当计算机系统100在时间点t0进入正常工作模式W后，工作频率f则变为800MHz，工作电压V变为1.8V，是高频、高电压。然而，此时计算机系统100的电流I也于时间点t0，突然由等待状态D的低电流1A，变成工作状态W的高电流10A时，因而，上述的变化曲线会在时间点t0处，产生不稳定的振荡情形，如图2B所示。一般为防止此种不稳定现象，会采取额外的保护措施，因而增加了系统的成本。
有鉴于此，本实用新型的主要目的就是在提供一种中央处理器的工作点的转换电路，利用在计算机系统中加入适当的电阻电容(RC)线路，以实际的电阻电容的组合来调整中央处理器所需的工作频率与工作电压，并可将工作频率与工作电压的变化设计为同步变化，用以减低上述工作频率及电压变化的不稳定性，进而降低系统的成本。
根据本实用新型的目的，提出一种提供中央处理器的工作点的转换电路，包括一锁相回路与一电压调变单元，用以接收一时钟信号、一直流偏压、与一控制信号并输出一工作频率与一工作电压至中央处理器。在锁相回路中利用一第一RC线路接收时钟信号并输出至压控振荡器，再经由压控振荡器输出工作频率至中央处理器。电压调变单元是以一电压放大器接收直流偏压，并以一第二RC线路接收控制信号并输出至电压放大器，控制电压放大器输出工作电压至中央处理器。利用第一RC线路及第二RC线路所提供的RC值，有效降低系统的不稳定现象，节省所需的成本。
为让本实用新型的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图，作详细说明如下：
附图的简单说明：
图1为公知计算机系统中调变工作频率及工作电压的操作方块图；
图2A为图1中工作频率及工作电压的变化曲线图；
图2B为图2A中工作频率及工作电压变化具有振荡现象的变化曲线图；
图3为依照本实用新型一较佳实施例的提供中央处理器的工作频率及工作电压的转换电路结构图；
图4为依照本实用新型一较佳实施例的工作频率及工作电压变化曲线图。
参照图3，其是依照本实用新型一较佳实施例的提供中央处理器的工作点的转换电路结构图。此转换电路包括：锁相回路300，用以接收时钟信号CLK，并产生一个输出信号VF，提供中央处理器310所需的工作频率f，以及电压调变单元320，用以接收控制信号CTL(0/1电平)，提供中央处理器310所需的工作电压V。
锁相回路300中包括一压控振荡器301与一第一RC线路302，第一RC线路302经由压控振荡器301的第一输入端P1连接至压控振荡器301。而电压调变单元320具有偏压输入端A1与信号输入端A2，偏压输入端A1是用以输入直流偏压VS，例如为5V，信号输入端A2是用以接收上述的控制信号CTL。电压调变单元320内部包括一电压放大器321与一第二RC线路322，第二RC线路是连接于电压放大器321与信号输入端A2之间，用以接收控制信号CTL并经由电压放大器321的第二输入端P2输出至电压放大器321；电压放大器321接受上述直流偏压VS，并在控制信号CTL的控制下，产生电压为V的输出信号VP。
上述的第一RC线路302与第二RC线路322可由一电阻R与一电容C组成，例如：电阻R的电阻值约为数百KΩ、电容C的电容值约为数十μF至数百μF。利用RC线路本身所造成的迟延来稳定提供中央处理器所需的工作频率与工作电压，而不致造成传统工作频率与工作电压因瞬间变化而导致中央处理器的误动作。另外，还可利用第一RC线路302与第二线路322中各电阻R与电容C的设计，将所需的工作频率与工作电压设计成同步变化，以提供中央处理器所需的工作频率与工作电压。
参照图4，其为依照本实用新型一较佳实施例的工作频率及工作电压的变化曲线图。当中央处理器310在时间点t0，由等待模式D变成工作模式W时，工作频率f是由低频f1改变为高频f2，而工作电压V亦由低电压V1改变为高电压V2。由于上述第一RC线路302及第二RC线路322的作用，工作频率f及工作电压V自时间点t0的变化是呈渐进式上升。其中可利用上述将第一RC线路302与第二线路322中各电阻R与电容C的设计，将所需的工作频率与工作电压设计成同步变化，使得工作频率f变化的延迟时间t1，与工作电压V变化的延迟时间t2相同，因此，系统可由低频与低电压的省电模式，同一时间渐进式调变到高频与高电压的稳定工作模式。
本实用新型的特色是在锁相回路及电压调变单元中，分别加入第一RC线路及第二RC线路，选用适当的电阻电容乘积值(RC值)，使得经由上述时间t0的工作频率f及工作电压V的变化，呈渐进式上升，由于英特尔(Intel)的中央处理器允许缓慢渐进式的切换频率及电压的特性，因而，本实用新型的设计在不降低系统工作效能下，可降低上述不稳定的振荡情形，有效提高系统的稳定性。
本实用新型是在锁相回路及电压调变单元中加入具有大电阻电容乘积值的RC线路，可以有效降低中央处理器工作频率及电压调变时所产生的振荡现象，提高系统的稳定性，并降低保护电路所需花费的成本。
综上所述，虽然本实用新型已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求范围所界定的为准。

Claims (8)

1．一种提供中央处理器工作点的转换电路，用以接收一时钟信号、一直流偏压、与一控制信号并输出一工作频率与一工作电压至该中央处理器，该转换电路包括：
一锁相回路，包括一第一电阻电容(RC)线路与一压控振荡器，该锁相回路自该第一RC线路接收该时钟信号并输出至该压控振荡器，再自该压控振荡器输出该工作频率至该中央处理器；以及
一电压调变单元，包括：
一电压放大器，用以接收该直流偏压；及
一第二RC线路，用以接收该控制信号并输出至该电压放大器，控制该电压放大器输出该工作电压至该中央处理器。
2．如权利要求1所述的转换电路，其中当该中央处理器自一等待模式进入一工作模式时，该工作频率自低频经一第一延迟时间转换为高频。
3．如权利要求2所述的转换电路，其中该工作电压自低电压经一第二延迟时间转换为高电压。
4．如权利要求3所述的转换电路，其中该第一延迟时间与该第二延迟时间相等。
5．如权利要求1所述的转换电路，其中该直流偏压为5伏特。
6．如权利要求1所述的转换电路，其中该第一电阻电容(RC)线路至少包括一电阻与一电容。
7．如权利要求1所述的转换电路，其中该第二电阻电容线路至少包括一电阻与一电容。
8．一种提供工作点的转换电路，包括：
一锁相回路，包括一第一电阻电容(RC)线路与一压控振荡器，该锁相回路自该第一RC线路接收一时钟信号并输出至该压控振荡器，再自该压控振荡器输出一工作频率；以及
一电压调变单元，包括：
一电压放大器，用以接收一直流偏压；及
一第二RC线路，用以接收一控制信号，并输出至该电压放大器，控制该电压放大器输出一工作电压。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100351777C (zh) * 2002-10-14 2007-11-28 英特尔公司 动态地改变电子装置的工作频率和工作电压的方法和装置
CN100485633C (zh) * 2006-03-23 2009-05-06 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Cpu频率调整电路
CN1519679B (zh) * 2003-01-21 2010-04-28 英业达股份有限公司 调整中央处理器工作频率的装置及其方法
US8264213B2 (en) 2008-05-30 2012-09-11 Asustek Computer Inc. Variable-frequency and multi-phase voltage regulator module and control method of the same

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