-
Digital
gesteuerte Ringoszillatoren sind eine Art eines gesteuerten Oszillators,
der in einer Anzahl unterschiedlicher Arten implementiert sein kann. Eine
gewöhnliche
Implementierung umfasst eine oder mehrere Stufen von Dreizustandsinvertierern bzw.
Tri-State-Invertierern,
die parallel geschaltet sind. Jede Stufe von Invertierern ist aus
einer ungeraden Anzahl von Dreizustandsinvertierern, die in einer
Schleife verschaltet sind, gebildet, wobei der Ausgang eines Invertierers
den Eingang des nächsten
Invertierers speist. Die schleifenförmige Verschaltung der ungeraden
Anzahl von Invertierern erzeugt eine Oszillation der Invertierer
zwischen zwei logischen Zuständen
mit einer Frequenz, die mittels eines digitalen Eingangswortes unter
Verwendung unterschiedlicher Techniken eingestellt werden kann.
-
Bei
einem Beispiel kann die Oszillationsfrequenz durch Ein- oder Ausschalten
eines oder mehrerer der Dreizustandsinvertierer eingestellt werden, die
in einer oder mehreren Stufen des Rings verschaltet sind. Sätze von
parallel geschalteten Dreizustandsinvertierern oder Stufen von Invertierern
können
als eine Gruppe aktiviert oder abgeschaltet werden, um die Oszillationsfrequenz
in Stufen einzustellen.
-
Dreizustandsinvertierer
sind bisher im Allgemeinen aus einer Kette von vier Metalloxidhalbleiter-Einrichtungen
(MOS-Einrichtungen; MOS = metal-oxide semiconductor) gebildet, die
in Reihe geschaltet sind: zwei p-Typ-Metalloxidhalbleiter-Einrichtungen
(PMOS-Einrichtungen) vor zwei n-Typ-Metalloxidhalbleiter-Einrichtungen (NMOS-Einrichtungen). Im
Allgemeinen sind die zwei MOS-Einrichtungen in der Mitte der Kette
die „Kern”-Einrichtungen,
wobei dieselben als ein Invertierer fungieren, während die zwei MOS-Einrichtungen
an den Enden Schaltfunktionen durchführen, wobei die Kerninvertierereinrichtungen
entweder mit Energie versorgt oder abgeschnitten werden.
-
Es
ist für
gewöhnlich
erwünscht,
dass die Versorgung derartiger Dreizustandsinvertierer auf eine
Leistungsversorgungsrauschunterdrückung reguliert wird. Wenn
folglich derselbe als ein Teil einer Oszillatorschaltung implementiert
ist, ist der Kerninvertierer eines Dreizustandsinvertierers im Allgemeinen
durch eine Reihe von zwei PMOS-Einrichtungen mit Leistung versorgt,
wobei eine die Ausgangseinrichtung eines Spannungsreglers mit niedrigem
Abfall bildet, der die Schaltung speist, und die andere den oberen
Freigabeschalter des Dreizustandsinvertierers bildet.
-
Unter
Verwendung der unten beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können die
Funktionen Spannungsregelung und Leistungsschalten mit lediglich
einer Einrichtung implementiert werden, wodurch es sich ergibt,
dass der Kerninvertierer des Dreizustandsinvertierers durch lediglich
eine PMOS-Einrichtung mit Leistung versorgt ist.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und
ein Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
-
Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
-
Die
detaillierte Beschreibung ist mit Bezug auf die zugehörigen Figuren
dargelegt. In den Figuren bezeichnet die linkeste Stelle (bezeichnen
die linksten Stellen) eines Bezugszeichens die Figur, in der das
Bezugszeichen zuerst erscheint. Die Verwendung der gleichen Bezugszeichen
in unterschiedlichen Figuren gibt ähnliche oder identische Elemente
an.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Implementierung der Vorrichtung und
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
-
2 eine
schematische Darstellung einer Implementierung der Vorrichtung und
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Offenbarung, wobei die Implementierung einen digital gesteuerten
Ringoszillator umfasst; und
-
3 ein
Blockdiagramm eines exemplarischen Verfahrens gemäß der vorliegenden
Offenbarung.
-
Die
Erfindung ist unten unter Verwendung einer Mehrzahl exemplarischer
Implementierungen detaillierter erläutert. Obwohl verschiedene
Implementierungen und Beispiele hier und unten erörtert werden,
sind weitere Implementierungen und Beispiele durch Kombinieren der
Merkmale und Elemente von einzelnen möglich.
-
Exemplarische
Implementierungen von Verfahren und Vorrichtungen sind zum Liefern
unabhängig
geschalteter, geregelter Leistung an eine Mehrzahl von Lasten offenbart.
Bei einem Beispiel weist eine Vorrichtung einen Eingangsanschluss,
von dem die Vorrichtung eine Versorgungsspannung von einer Leistungsversorgung
empfängt,
und einen Ausgangsanschluss auf, von dem die Vorrichtung geregelte
Leistung einer Last zuführt,
die der Vorrichtung zugeordnet ist. Die Vorrichtung weist ferner
einen zweiten Eingangsanschluss auf, von dem die Vorrichtung eine
Vorspannungsspannung von einem LDO-Fehlerverstärker (LDO = low-dropout voltage regulator,
Regler mit niedriger Abfallspannung) empfängt, und einen zweiten Ausgangsanschluss,
von dem aus die Vorrichtung eine Rückkopplungsspannung an den
LDO-Fehlerverstärker
liefert. Ferner weist die Vorrichtung einen Regelungsabschnitt,
der die Leistung regelt, die der zugeordneten Last zugeführt wird,
und einen Schaltabschnitt auf, der die Last bezüglich eines Empfangens der
geregelten Leistung freigibt oder sperrt. Die Vorrichtung regelt
die Leistung, die der zugeordneten Last zugeführt wird, unter Verwendung
des Regelungsabschnitts der Vorrichtung in Verbindung mit der Vorspannungsspannung, die
von dem LDO-Fehlerverstärker empfangen
wird. Die Vorspannungsspannung wird durch den LDO-Fehlerverstärker basierend
auf der Rückkopplungsspannung,
die durch die Vorrichtung an den LDO-Fehlerverstärker gesendet wird, auf eine
Fehlerkorrektur hin eingestellt. Zusätzlich gibt die Vorrichtung
die Last frei oder sperrt dieselbe bezüglich eines Empfangens einer
geregelten Leistung unter Verwendung des Schaltabschnitts der Vorrichtung.
-
Eine
Mehrzahl von Metalloxidhalbleitereinrichtungen (MOS-Einrichtungen)
kann Leistungsversorgungsregelungs- und Schaltfunktionen für eine Mehrzahl
zugeordneter Lasten steuern. Gemäß exemplarischer
Techniken ermöglichen
die Verfahren und Vorrichtungen eine Erhöhung des Versorgungsstroms
zu jeder Last (wodurch die maximale Oszillationsfrequenz erhöht wird,
wenn ein Stromverbrauch proportional zu einer Frequenz ist, die
durch den Oszillator erreicht wird), ohne eine Leistungsversorgungsrauschunterdrückung zu
verringern oder die verbrauchte physische Schaltungsfläche zu erhöhen. Eine
verbrauchte Schaltungsfläche
kann minimiert werden und eine Leistungsversorgungsrauschunterdrückung kann
maximiert werden. Bei einigen Implementierungen ermöglichen
die Verfahren und Vorrichtungen ferner einen verringerten Spannungsabfall
zwischen der Chipversorgung und der wirksamen geregelten Versorgung,
die an den Kernabschnitt der Last angelegt ist. Wie es unten erörtert ist,
können die
Verfahren und Vorrichtungen in verschiedenen Situationen implementiert
sein, die eine unabhängig geschaltete
und geregelte Leistungsversorgung verwenden.
-
1 zeigt
ein Beispiel einer Vorrichtung, die in einer Leistungsversorgungsschaltung 100 implementiert
ist. Eine Mehrzahl von Leistungsversorgungsreglerausgangseinrichtungen 114 regelt
eine Leistungsversorgung für
eine Mehrzahl von zugeordneten Lasten 120, wie es durch
eine gemeinsame Vorspannungsspannung (LDO_bias; bias = Vorspannung)
und einen gemeinsamen Rückkopplungsweg (LDO_fdbk;
fdbk = feedback = Rückkopplung)
angeleitet wird. Zusätzlich
liefern die Reglerausgangseinrichtungen 114 ein Schalten
für die
zugeordneten Lasten 120, wobei die Lasten einzeln freigegeben und
gesperrt bzw.. aktiviert und deaktiviert werden. Die unabhängigen Lasten 120,
die in 1 dargestellt sind, sind als Stromsenken konfiguriert.
Die gezeigte Konfiguration dient lediglich einer Zweckmäßigkeit
der Erörterung
und ist nicht als eine Einschränkung
beabsichtigt. Andere Arten von Lasten können ebenso als die unabhängigen Lasten 120 verwendet
werden.
-
Wie
es in 1 gezeigt ist, empfängt der LDO-Regler-Fehlerverstärker 110 (Fehlerverstärker mit
dem Regler mit niedrigem Abfall) eine Referenzspannung bzw. Bezugsspannung
an dem nichtinvertierenden Eingang desselben und gibt eine Vorspannungsspannung
(LDO_bias) aus. Diese Vorspannungsspannung wird an dem geschalteten
Eingang von jeder der Reglerausgangseinrichtungen 114 empfangen,
wenn die Einrichtung 114 freigegeben ist. Ein Spannungswert
wird an dem Ausgang von jeder der Reglerausgangseinrichtungen 114,
wenn die Einrichtung 114 freigegeben ist, basierend auf
dem Wert der Vorspannungsspannung (LDO_bias), die durch die Einrichtung 114 empfangen
wird, erzeugt. Der Spannungswert (LDO_fdbk) an dem Ausgang von jeder
der Reglerausgangseinrichtungen 114 wird in den invertierenden
Eingang des LDO-Regler-Fehlerverstärkers 110 rückgekoppelt,
ebenfalls wenn die Reglerausgangseinrichtung 114 freigegeben
ist, um eine Fehlerkorrekturrückkopplung
zu dem LDO-Reglerfehlerverstärker 110 zu
liefern. Somit weist der Spannungswert (LDO_fdbk) an dem Ausgang
von jeder der Reglerausgangseinrichtungen 114 eine Leistungsversorgungsregelungsfunktion
auf, die durch die Reglerausgangseinrichtung 114 durchgeführt wird.
Alle Reglerausgangseinrichtungen 114 verwenden eine gemeinsame
Vorspannungsspannung (LDO_bias) und eine gemeinsame Rückkopplungsverbindung
(LDO_fdbk) zu dem Reglerfehlerverstärker 110 gemeinschaftlich,
wenn dieselben in die Schaltung geschaltet sind, aber werden unabhängig freigegeben
oder gesperrt.
-
Somit
erzeugt jede der Reglerausgangseinrichtungen 114 eine geregelte
Vorspannungsspannung basierend auf der empfangenen Vorspannungsspannung
(LDO_bias), die auf eine Rauschunterdrückung geregelt ist, um einer
Last 120 zugeführt zu
werden, die der Reglerausgangseinrichtung 114 zugeordnet
ist. Die Spannung an dem Ausgang jeder Reglerausgangseinrichtung 114 ist
auch die geregelte Spannung (Vreg), die der unabhängigen Last 120 zugeführt wird,
die jeder Reglerausgangseinrichtung 114 zugeordnet ist.
Folglich regeln die Reglerausgangseinrichtungen 114 eine
Leistungsversorgung für
die Lasten 120 unter Verwendung der Vorspannungsspannung
und der Rückkopplungsspan nung. Die
Beispielschaltung 100 verwendet eine einzige MOS-Einrichtung 112,
als ein Teil der Reglerausgangseinrichtung 114, um eine
Spannungsregelungsfunktion zu implementieren. Die MOS-Einrichtung 112 ist
in 1 als eine PMOS-Einrichtung gezeigt. Andere Beispiele,
die eine komplementäre Konfiguration
verwenden, können
die Verwendung einer NMOS-Einrichtung an dieser Stelle umfassen.
-
Wie
es in 1 gezeigt ist, empfangen die unabhängigen Lasten 120 eine
Versorgungsspannung, die auf eine Rauschunterdrückung geregelt ist. Eine derartige
Regelung kann eine Empfindlichkeit der Komponenten, die die Lasten 120 aufweisen,
für Rauschen
bei speziellen Betriebsfrequenzen aufnehmen oder die Regelung kann
andere Merkmale der Technologie der Schaltung aufnehmen. Beispielsweise
kann die Schaltung unter Verwendung einer Kanallängentechnologie von 65 Nanometer
oder weniger implementiert sein.
-
Die
exemplarische Leistungsversorgungsschaltung 100, wie dieselbe
dargestellt ist, ist konfiguriert, derart, dass die unabhängigen Lasten 120 einzeln
in die und aus der Schaltung geschaltet werden können. Zusätzlich dazu, dass jede Reglerausgangseinrichtung 114 eine
geregelte Leistungsversorgung für
eine zugeordnete Last 120 liefert, weist jede Reglerausgangseinrichtung 114 die
Fähigkeit auf,
diese zugeordnete Last 120 durch Abtrennen der Leistungsversorgung,
die die Last 120 speist, auszuschalten. Die Leistungsversorgung
zu der Last 120 wird durch jede der zugeordneten Einrichtungen 114 unter
Verwendung der jeweiligen Schalter 116 geschaltet, die
gemeinsam betrieben werden. Dieses Paar von Schaltern 116 in
Kombination mit einer zugeordneten MOS-Einrichtung 112 vervollständigt eine
Reglerausgangseinrichtung 114. Jede Last 120 wird
unabhängig
von irgendwelchen der anderen Lasten 120 geschaltet. Wie
es dargestellt ist, stellen ferner Enable 1, Enable 2 und Enable
n (Freigabe 1, Freigabe 2 und Freigabe n) jeweils ein Signal dar, das
an die Schalter 116 angelegt wird, um die Einrichtung 114 freizugeben
und zu sperren, und daher die zugeordnete Last 120 ein-
und auszuschalten.
-
Folglich
führt jede
Reglerausgangseinrichtung 114 eine Leistungsversorgungsregelungsfunktion
und eine unabhängige
Schaltfunktion für
die zugeordnete Last 120 derselben durch. Wie es in 1 gezeigt
ist, kann eine zusätzliche
Reglerausgangseinrichtung 114 zu der Schaltung hinzugefügt sein und
eingesetzt werden, um die Funktionen Leistungsversorgungsregelung
und unabhängiges
Schalten für
eine zusätzliche
unabhängige
Last 120 durchzuführen,
die ebenfalls zu der Schaltung hinzugefügt ist, während gleiche Leistungsfähigkeitscharakteristika
für jede
der Lasten 120 beibehalten werden. Das Einsetzen einer
Reglerausgangseinrichtung 114 für jede unabhängige Last 120 in
der Schaltung ermöglicht auch
eine Erhöhung
der Leistungsversorgung zu den Lasten 120, ohne eine Rauschunterdrückung zu den
Lasten 120 zu verringern.
-
Bei
einem Beispiel ermöglichen
das Verfahren und die Vorrichtung, die durch die Schaltung 100 dargestellt
sind, ein Minimieren des Spannungsabfalls zwischen der Chipversorgung,
die den Regler versorgt, und der wirksamen geregelten Versorgungsspannung
(Vreg), die an die Last 120 angelegt ist, zusammen mit
einer Verringerung eines Flächenverbrauchs
durch Konsolidieren von Regelungsfunktionen und Schaltfunktionen
in einer einzigen Einrichtung.
-
Exemplarische Implementierungen
-
Eine
Implementierung des Verfahrens und der Vorrichtung, die oben beschrieben
sind, betrifft ein Zuführen
von Leistung für
einen digital gesteuerten Ringoszillator, der Teil einer digitalen
Phasenregelschleifenschaltung (PLL-Schaltung; PLL = phase locked
loop) ist.
-
2 zeigt
ein Beispiel des Verfahrens und der Vorrichtung, die bei einem Zuführen von
Leistung zu einem digital gesteuerten Ringoszillator 200 eingesetzt
werden. Bei dieser Darstellung sind die unabhängigen Lasten mehrere Ringoszillatorstufen 220, die
Dreizustandsinvertierer 222 umfassen, bei denen der obere
PMOS-Schalter entfernt ist. Wie es gezeigt ist, kann irgendeine
Anzahl von Ringoszillatorstufen 220 durch die Darstellung
dargestellt sein. Zu Erörterungszwecken
ist jede Stufe 220 aus drei Dreizustandsinvertierern 222 gebildet,
die parallel geschaltet sind. Dies ist keine Einschränkung und
es kann im Allgemeinen irgendeinen ungerade Anzahl von Dreizustandsinvertierern 222,
die parallel geschaltet sind, bei einer Ringoszillatorstufe 220 verwendet
werden. Die Dreizustandsinvertierer 222 sind in einer kreisförmigen Schleife
verschaltet, so dass der Ausgang des letzten Invertierers 222 den
Eingang des ersten Invertierers 222 speist, wobei eine
Oszillation zwischen zwei logischen Zuständen an jedem Invertierer 222 erzeugt
wird, wenn derselbe mit Energie versorgt ist. Die Oszillationsfrequenz
des digital gesteuerten Ringoszillators ist durch Ein- oder Ausschalten
irgendeiner Anzahl der Dreizustandsinvertiererstufen 220 programmiert.
-
Wie
es in 2 gezeigt ist, empfängt der LDO-Regler-Fehlerverstärker 210 eine
Referenzspannung (Vref) an dem nichtinvertierenden Eingang desselben
und gibt eine Vorspannungsspannung an einem Schaltungsweg 230 aus.
Diese Vorspannungsspannung wird an dem geschalteten Eingang von
jeder der Reglerausgangseinrichtungen 214 empfangen, wenn
die Einrichtung 214 freigegeben ist. Ein Spannungswert
wird an dem Ausgang jeder der Reglerausgangseinrichtungen 214 erzeugt,
wenn die Einrichtung 214 freigegeben ist, und zwar basierend
auf dem Wert der Vorspannungsspannung, die durch die Einrichtung 214 empfangen
wird. Der Spannungswert an dem Ausgang jeder der Reglerausgangseinrichtungen 214 wird
zu dem invertierenden Eingang des LDO-Regler-Fehlerverstärkers 210 durch
einen Schaltungsweg 232 rückgekoppelt, wenn die Reglerausgangseinrichtung 214 freigegeben
ist, um eine Fehlerkorrekturrückkopplung
zu dem LDO-Regler-Fehlerverstärker 210 zu
liefern. Somit weist der Spannungswert an dem Ausgang von jeder der
Reglerausgangseinrichtungen 214 eine Leistungsversorgungsregelungsfunktion
auf, die durch die Reglerausgangseinrichtung 214 durchgeführt wird.
Jede der Reglerausgangseinrichtungen 214 verwendet eine
gemeinsame Vorspannungsspannung und eine gemeinsame Rückkopplungsverbindung
zu dem Reglerfehlerverstärker 210 gemeinschaftlich,
wenn dieselbe in die Schaltung geschaltet ist.
-
Somit
erzeugt jede der Reglerausgangseinrichtungen 214 eine geregelte
Versorgungsspannung basierend auf der empfangenen Vorspannungsspannung,
die auf eine Rauschunterdrückung
geregelt ist, um einer unabhängigen
Stufe 220 zugeführt
zu werden, die der Reglerausgangseinrichtung 214 zugeordnet
ist. Die Spannung an dem Ausgang jeder Reglerausgangseinrichtung 214 ist
auch die geregelte Spannung (Vreg), die der unabhängigen Stufe 220 zugeführt wird,
die jeder Reglerausgangseinrichtung 214 zugeordnet ist.
Folglich regeln die Reglerausgangseinrichtungen 214 eine
Leistungsversorgung zu den unabhängigen
Stufen 220 unter Verwendung der Vorspannungsspannung und
der Rückkopplungsspannung.
Die Reglerausgangseinrichtung 214 verwendet eine einzige
MOS-Einrichtung 212,
um die Spannungsregelungsfunktion zu implementieren. Die MOS-Einrichtung 212 ist
in 2 als eine PMOS-Einrichtung gezeigt. Jedoch kann
alternativ auch eine NMOS-Einrichtung an dieser Stelle bei einer
komplementären
Schaltungskonfiguration verwendet werden.
-
Somit
wird eine geregelte Leistung, die eine Regelung auf eine Rauschunterdrückung umfasst, den
Invertiererstufen 220 zugeführt, die die Dreizustandsinvertierer 222 aufweisen.
Ringoszillatoren, die mit derartigen Dreizustandsinvertierern 222 aufgebaut
sind, sind im Allgemeinen empfindlich für ein Versorgungsrauschen,
was bedeutet, dass ein Spannungsrauschen in ein Oszillationsfrequenzrauschen übersetzt
ist. Bei einem Beispiel können
die Dreizustandsinvertierer 222 mit 4 GHz oder darüber wirksam
sein. Zusätzlich
sind bei einem Beispiel die Dreizustandsinvertierer 222 in
einer elektronischen Schaltung unter Verwendung einer Kanallängentechnologie
von 65 Nanometern oder weniger implementiert.
-
Wie
es oben erörtert
ist, ist die Oszillationsfrequenz eines digital gesteuerten Ringoszillators durch
Ein- oder Ausschalten irgendeiner Anzahl der Dreizustandsinvertierer 222 oder
Invertiererstufen 220 programmiert. Bei dem exemplarischen
Ringoszillator 200, der in 2 gezeigt
ist, werden die Invertiererstufen 220 durch die Reglerausgangseinrichtung 214 ein-
und ausgeschaltet. Zusätzlich
dazu, dass jede Reglerausgangseinrichtung 214 eine geregelte
Leistungsversorgung für
eine zugeordnete Invertiererstufe 220 liefert, weist jede
Reglerausgangseinrichtung 214 die Fähigkeit auf, diese zugeordnete Invertiererstufe 220 durch
Abtrennen der Leistungsversorgung, die die Invertiererstufe 220,
speist, auszuschalten. Die Leistungsversorgung zu der Invertiererstufe 220 wird
durch jede der zugeordneten Einrichtungen 214 unter Verwendung
der jeweiligen Schalter 216 geschaltet. Dieses Paar von
Schaltern 216 in Kombination mit einer zugeordneten MOS-Einrichtung 212 vervollständigt eine
Reglerausgangseinrichtung 214. Jede Invertiererstufe 220 wird
unabhängig
von irgendwelchen der anderen Invertiererstufen 220 geschaltet.
Wie es dargestellt ist, stellen ferner Enable 1, Enable 2 und Enable
n jeweils ein Signal dar, das an die Schalter 216 angelegt wird,
um die Einrichtung 214 freizugeben und zu sperren und daher
die zugeordnete Invertiererstufe 220 ein- und auszuschalten.
-
Folglich
führt jede
Reglerausgangseinrichtung 214 eine Leistungsversorgungsregelungsfunktion
und eine unabhängige
Schaltfunktion für
die zugeordnete Invertiererstufe 220 derselben durch. Wie
es in 2 gezeigt ist, kann ferner eine zusätzliche Reglerausgangseinrichtung 214 zu
der Schaltung hinzugefügt
sein und eingesetzt werden, um die Funktionen Leistungsversorgungsregelung
und unabhängiges
Schalten für
eine zusätzliche
unabhängige
Invertiererstufe 220 durchzuführen, die ebenfalls zu der
Schaltung hinzugefügt
ist, während
gleiche Leistungsfähigkeitscharakteristika
für jede
der Invertiererstufen 220 beibehalten werden. Das Einsetzen einer
Reglerausgangseinrichtung 214 für jede unabhängige Invertiererstufe 220 in
der Schaltung ermöglicht
auch eine Erhöhung
der Leistungsversorgung zu der Invertiererstufe 220, ohne
eine Rauschunterdrückung
zu der Invertiererstufe 220 zu verringern.
-
Wie
es vorhergehend erörtert
wurde, war ein typischer Dreizustandsinvertierer normalerweise aus einer
Kette von vier MOS-Einrichtungen gebildet, die in Reihe geschaltet
sind: zwei PMOS-Einrichtungen vor zwei NMOS-Einrichtungen. Im Allgemeinen
sind die zwei MOS-Einrichtungen in der Mitte der Kette (eine PMOS-Einrichtung
und eine NMOS-Einrichtung)
die „Kern”-Einrichtungen,
die als ein Invertierer fungieren, während die zwei MOS-Einrichtungen
an den äußeren Enden
der Kette Schaltfunktionen durchführen, wobei die Kerninvertierereinrichtungen ein-
oder ausgeschaltet werden. Wie in einer Ringoszilla torschaltung
implementiert, geht ferner der Kette von vier MOS-Einrichtungen
im Allgemeinen in der Schaltung eine weitere PMOS-Einrichtung voraus, die
als eine Reglerausgangseinrichtung fungiert. Geregelte Leistung
wird durch die PMOS-Reglerausgangseinrichtung zugeführt, und
in der Folge empfangen die Kerninvertierereinrichtungen des Dreizustandsinvertierers
Leistung durch eine Reihe von zwei PMOS-Einrichtungen: eine PMOS-Reglerausgangseinrichtung
an dem Ausgang des Reglers mit niedriger Abfallspannung (LDO) und
den oberen Freigabeschalter des Dreizustandsinvertierers.
-
Wie
es in 2 gezeigt ist, werden jedoch bei einer Implementierung
lediglich drei MOS-Einrichtungen
in einer Kette verwendet, um jeden Dreizustandsinvertierer 222 aufzuweisen.
Wie es in der Darstellung gezeigt ist, handelt es sich bei den drei Einrichtungen,
die jeden Dreizustandsinvertierer 222 aufweisen, um eine
PMOS-Einrichtung 224, die mit einer ersten NMOS-Einrichtung 226 in
Reihe geschaltet ist, die ferner mit einer zweiten NMOS-Einrichtung 228 in
Reihe geschaltet ist. Jeder der Dreizustandsinvertierer 222 in
einer derartigen Ringoszillatorschaltung ist auf ähnliche
Weise gebildet. Die PMOS-Einrichtung 224 und
die NMOS-Einrichtung 226 führen die „Kern”-Invertiererfunktion des Dreizustandsinvertierers 222 durch.
Die NMOS-Einrichtung 228 weist eine Schalteinrichtung für den Dreizustandsinvertierer 222 auf,
wobei die Kerneinrichtungen 224 und 226 freigegeben
und gesperrt werden. Somit ist eine vierte MOS-Einrichtung, die
bei herkömmlichen
Dreizustandsinvertierern zu finden ist, z. B. eine PMOS-Schalteinrichtung,
die mit der Kern-PMOS-Einrichtung 224 gekoppelt ist, bei
dem Dreizustandsinvertierer 222 nicht erforderlich.
-
Das
Verwenden von lediglich drei MOS-Einrichtungen in einer Kette, um
jeden Dreizustandsinvertierer 222 aufzuweisen, verringert
den Spannungsabfall zwischen der Leistung, die der Schaltung zugeführt wird,
und der wirksamen geregelten Leistungsversorgung (durch Vreg 1,
Vreg 2 und Vreg n dargestellt), die an die Kerneinrichtungen 224 und 226 angelegt
ist. Die Schaltfunktion, die durch die beseitigte PMOS-Einrichtung
in jedem Dreizustandsinvertierer 222 durchgeführt worden
wäre, wurde
in die Reglerausgangseinrichtung 214 konsolidiert, die
jeder Stufe 220 zugeordnet ist. Folglich wird die wirksame
geregelte Leistungsversorgung (z. B. Vreg n) direkt den zwei Kerneinrichtungen 224 und 226 in
jedem Dreizustandsinvertierer 222 zugeführt. Dieser verkürzte Weg
zu den Kerneinrichtungen 224 und 226 führt zu einem
verringerten Spannungsabfall von der Leistungsversorgung zu den
Kerneinrichtungen 224 und 226, wobei die Effizienz
der Invertiererstufe 220 verbessert wird. Der verringerte
Spannungsabfall ermöglicht
eine Erhöhung
der Treiberstärke
jedes Dreizustandsinvertierers 222 und folglich jeder Stufe 220.
Die Erhöhung
der Treiberstärke
führt zu
einer höheren
erreichbaren stabilen Oszillati onsfrequenz der Stufe 220.
Der verringerte Spannungsabfall ermöglicht auch eine Erhöhung bei
einem Strom ohne eine Verringerung der Leistungsversorgungsrauschunterdrückung verglichen
mit einem herkömmlichen Entwurf.
Somit kann bei dem exemplarischen Entwurf die Treiberstärke jeder
Dreizustandsstufe 220 erhöht werden, während eine
erwünschte
Leistungsversorgungsrauschunterdrückung beibehalten wird.
-
Ferner
führt der
exemplarische Entwurf nicht zu einem größeren Verbrauch physischer
Fläche
gegenüber
herkömmlichen
Entwürfen.
-
Exemplarische Verfahren
-
Exemplarische
Verfahren 300 gemäß der obigen
Beschreibung lassen sich wie in 3 gezeigt
darstellen. Die exemplarischen Verfahren sind als eine Sammlung
von Blöcken
in einem logischen Flussdiagramm dargestellt, das eine Abfolge von Vorgängen darstellt,
die bei elektronischen Schaltungen implementiert werden können. Die
Reihenfolge, in der die Verfahren beschrieben sind, soll nicht als eine
Einschränkung
aufgefasst werden, und irgendeine Anzahl der beschriebenen Verfahrensblöcke kann
in irgendeiner Reihenfolge kombiniert werden, um die Verfahren,
oder andere Verfahren, zu implementieren. Zusätzlich können einzelne Blöcke aus den
Verfahren gelöscht
werden, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich des hierin
beschriebenen Gegenstandes abzuweichen.
-
Bei 302 empfängt eine
Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen eine gemeinsame Vorspannungsspannung.
Bei einem Beispiel handelt es sich bei den Halbleitereinrichtungen
um Metalloxidhalbleitereinrichtungen (MOS-Einrichtungen). Bei dem
Beispiel handelt es sich bei den MOS-Einrichtungen ferner um Leistungsversorgungsreglerausgangseinrichtungen.
Die gemeinsame Vorspannungsspannung wird von einem LDO-Fehlerverstärker (Fehlerverstärker mit
einem Regler mit niedriger Abfallspannung) empfangen. Die Mehrzahl
von Halbleitereinrichtungen verwendet eine gemeinsame Vorspannungsverbindung
gemeinschaftlich.
-
Bei 304 führt die
Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen dem LDO-Fehlerverstärker eine
Rückkopplungsspannung
zu. Die Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen verwendet eine gemeinsame
Rückkopplungsverbindung
gemeinschaftlich. Die Rückkopplungsspannung,
die dem LDO-Fehlerverstärker zugeführt wird,
liefert eine Fehlerkorrektur für
den LDO-Fehlerverstärker, was
bewirkt, dass die Vorspannungsspannung, die durch den LDO-Fehlerverstärker ausgegeben
wird, entsprechend eingestellt wird.
-
Bei 306 empfängt jede
der Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen eine Vorspannungsspannung
an einem Eingang zu der Einrichtung. Jede der Halbleitereinrichtungen
empfangt den gleichen Spannungspegel an dem Eingang derselben.
-
Bei 308 wird
die Vorspannungsspannung durch jede der Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen basierend
auf der Vorspannungsspannung, die durch die Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen
empfangen wird, in Vorbereitung der Lieferung an eine zugeordnete
Last geregelt. Jeder der Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen ist
eine Last zugeordnet.
-
Bei 310 wird
eine Bestimmung dahin gehend vorgenommen, ob jede der Mehrzahl von
Halbleitereinrichtungen freigegeben oder nicht freigegeben ist. Falls
eine der Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen freigegeben ist, dann
liefert bei einem Schritt 312 die eine der Mehrzahl von
Halbleitereinrichtungen eine geregelte Leistung an die zugeordnete
Last derselben. Falls jedoch eine der Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen
nicht freigegeben ist, dann liefert bei einem Schritt 314 die
eine der Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen keine geregelte Leistung
an die zugeordnete Last derselben. Bei einem Beispiel umfasst das
Liefern geregelter Leistung ein Regeln der angelegten Leistung auf
eine Rauschunterdrückung.
-
Die
Last, die einer Halbleitereinrichtung zugeordnet ist, kann eine
Last sein, die mit einer geregelten Leistungsversorgung wirksam
ist und auch unabhängig
von irgendeiner anderen Last in der Schaltung geschaltet wird. Bei
einem Beispiel ist die Last eine Stufe eines digital gesteuerten
Ringoszillators, wobei die Stufe eine ungerade Anzahl von Dreizustandsinvertierern
aufweist, die parallel geschaltet sind. Jeder der D Dreizustandsinvertierer
kann aus einer PMOS-Einrichtung gebildet sein, die mit einer ersten
n-Typ-MOS-Einrichtung
(NMOS-Einrichtung) gekoppelt ist, die ferner mit einer zweiten NMOS-Einrichtung gekoppelt
ist.
-
Bei
einer exemplarischen Implementierung wird jede der Mehrzahl von
Halbleitereinrichtungen unabhängig
von den anderen Halbleitereinrichtungen freigegeben und gesperrt.
-
Das
Verfahren kann an einer elektronischen Schaltung mit einer Kanallängentechnologie
von nicht mehr als fünfundsechzig
Nanometern implementiert sein. Zusätzlich kann das Verfahren in
Verbindung mit einem digital gesteuerten Ringoszillator implementiert
sein. Bei einem Beispiel oszilliert der digital gesteuerte Ringoszillator
mit einer Frequenz von zumindest vier Gigahertz.
-
Schlussfolgerung
-
Obwohl
die Erfindung in einer Sprache beschrieben wurde, die spezifisch
für strukturelle
Merkmale und/oder Verfahrenshandlungen ist, sollte klar sein, dass
die Erfindung nicht zwangsläufig
auf die spezifischen Merkmale oder Handlungen begrenzt ist, die
beschrieben sind. Vielmehr sind die spezifischen Merkmale und Handlungen
als exemplarische Formen zum Implementieren der Erfindung offenbart.