JP2009545260A - 低電力オンチップヘッドセットスイッチの検出 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
ウェイクモードでは、ユーザは携帯電話呼において通信するために携帯電話機を使用することができる。アナログ集積回路116内の回路は電力を与えられる。集積回路116内の回路は、電圧調整器118、電流源回路119、抵抗器120、及びハウスキーパーアナログ/ディジタルコンバータ(ADC)121を含む。また、集積回路116は、新規な低電力スイッチ検出回路122を含み、新規なアナログ・マルチプレクサ123を含む。
スリープモードにおいて、電圧調整器118、カレントミラー119、及びハウスキーパーADC121は、電流消費を低減するため動作不能にされる。スリープモードの間、MIC BIAS端子133上の電圧は調整された電圧ではない。新規な一態様において、アナログ集積回路116はスリープモードでスイッチ押下状態を検出することができる。図1の例において、電圧調整器118、カレントミラー119、及びハウスキーパーADC121が動作不能にされているという事実にも拘わらず、スイッチ押下状態が検出される。図2の従来の回路では、携帯電話機201が能動的に使用されていないときに押しボタンスイッチ207の状態を監視することができるようにするためだけに、アナログ集積回路205の全体が周期的間隔でスリープモード動作を中断されなければならないのに対し、図1のアナログ集積回路116は、スリープモードの間に、電圧調整器118、カレントミラー119、及びハウスキーパーADC121の電力を上げることなく、押しボタン押下状態を検出することができる。
低電力スイッチ検出回路122の上述した説明において、温度、供給電圧、及びプロセス状態の所与のセットを仮定し、インバータ149が、押しボタン115が押下されないときの状態におけるノード148上の電圧と押しボタン115が押下されたときのノード148上の電圧との間の入力切替え閾値を有することを述べた。しかしながら、図1の回路は、温度、供給電圧、及びプロセス状態の1つのセットのみにおいて適切に動作するわけではない。この回路は、セ氏マイナス20度からセ氏プラス40度の温度範囲、2.5ボルトから2.7ボルトのVDD供給電圧範囲、及び低速(SLOW)から高速(FAST)までの通常の半導体製造プロセス変動にわたって適切に動作するものである。押下及び非押下状態で抵抗器147を通って生じる電圧は、通常の論理インバータの閾値電圧があらゆる動作状態において適切に押下電圧と非押下電圧との間にあるわけではないような温度、電圧、及びプロセスにわたって変動するため、インバータ149を通常の相補型金属酸化膜半導体(CMOS)論理インバータとして実現すると、これらの温度、供給電圧、及びプロセス変動範囲でうまく働かない虞がある。温度、電圧、及びプロセスにわたる押下及び非押下電圧の変動は、多数の要因に起因する。このような要因の中には、トランジスタ144及び145の閾値電圧の変動が含まれ、抵抗器147の抵抗の変化が含まれる。抵抗器147は、10kオームの公称抵抗のオンチップ多結晶シリコン抵抗器であるが、抵抗器147の実際の抵抗は、プロセスにわたって、約7.6kオームから約12.6kオームまでの範囲で大幅に変動する。適切なインバータ149を設計するために、抵抗器147を通って生じる電圧が導き出される。
VSGはソース・ゲート間電圧である。VTPはPチャネルトランジスタの閾値電圧である。Kは(WμpCox)/2Lである。式の右辺を求めると、次式を生じる。
a=R2、b=−(2RVEFF+1/K)、c=(VEFF)2であるときの二次式を使用すると、次式を生じる(シミュレーション観察(simulation observation)結果に基づいて、+/−からマイナス符号が選ばれる)。
Pチャネルトランジスタ145が、幅対長さ(即ち、W/L)の十分大きな比を有する場合、項1/Kは無視することができる。いくつかの台数計算段階(algebraic step)を省略すると、次式を生じる。
この動作に使用される前の式におけるRがオフチップであり、電流IがRONCHIPを通って、比較に使用されるオンチップ電圧VOUTを生じるとすると、ノード148上の電圧VOUTは次式のようになる。
RONCHIPは抵抗器147の抵抗である。ROFFCHIPは抵抗器103の抵抗である。式6から、電圧VOUT(ノード148上の電圧)とMOSプロセスコーナー(process corner)、温度、及び抵抗器147の抵抗(RONCHIP)における変動との間のはっきりとした依存性が明白である。動作の第1の極値(−40℃、高速抵抗器、低速MOSプロセス)において、ノード148上の電圧VOUTは、押しボタン115が押下されていないとき約0.6〜0.7ボルトであり、押しボタン115が押下されたとき約1.3ボルトである。動作の第2の極値(20℃、低速抵抗器、高速MOSプロセス)において、ノード148上の電圧VOUTは、押しボタン115が押下されていないとき約1.0〜1.4ボルトであり、押しボタン115が押下されたとき約2.3ボルトである。1.4ボルトが第2の極値における非押下電圧に使用された場合、2つの押下/非押下電圧範囲は重複しない。式6におけるVOUTの変動の大部分がオンチップ抵抗器147の抵抗の変動に起因し、通常のCMOSインバータの閾値がオンチップ抵抗器の抵抗変化をトラッキングしないと仮定すれば、通常のCMOS論理インバータは、プロセスコーナーにわたってFET114の低抵抗状態から押しボタン押下状態を弁別できない可能性が高い(例えば、マイクロホンへ受信される高振幅圧力波に起因して)。
VM=IPMOSRONCHIP (式7)
VMは、VDD/2になるように設定される。
式9は、RONCHIP(抵抗器147の抵抗)の変動によるVTの変動が約150ミリボルト(mV)であることを示す。この変動は、1.4ボルトの公称VTに関する変動である。他の公称TVP状態においては、RONCHIPが10kオームの公称値から12.6kオームの抵抗まで増加すると、インバータ149の入力切替え閾値電圧VTは約1.55ボルトの公称VTから約1.61ボルトのVTまで僅かに増加する。式9から、入力切替え閾値電圧VTは、或る程度、VTP及びKをトラッキングすることも分かる。VTPが増加するとVTは減少する。Kが増加するとVTは増加する。さらに、VDDが増加するとVT及びVOUTは相互を全く密接にトラッキングする。しかしながら、式9の関係は簡略化されたものである。温度、電圧、及びプロセスに対するVTの変化のより正確な特徴付けは、回路シミュレーションプログラム(例えば、SPICE)を使用することによって、及び/又は回路を製造し、異なる動作状態で回路の性能をテストすることによって行われる。
Claims (22)
- (a)集積回路の第2の動作モードにおいて、電圧調整器を使用して、調整された電圧を、前記集積回路のマイクロホン・バイアス(MIC BIAS)端子へ供給することと;
(b)前記集積回路の第1の動作モードにおいて、前記電圧調整器を動作不能状態に維持し、前記集積回路から前記MIC BIAS端子を介して電流通路に第1の電流を供給することと;
(c)前記集積回路の前記第1の動作モードにおいて、ディジタル信号を生成することと、なお、前記第1の電流が閾値電流を超過する場合は、前記ディジタル信号は第1のディジタル値を有し、前記第1の電流が前記閾値電流を超過しない場合は、前記ディジタル信号は第2のディジタル値を有する;
を備える方法。 - 前記第2の動作モードはウェイクモードであり、前記第1の動作モードはスリープモードである、請求項1に記載の方法。
- 前記集積回路は、第1のカレントミラーと、第1の抵抗器と、インバータとを備え、前記第1のカレントミラーは第1の脚及び第2の脚を有し、前記第1の脚は前記MIC BIAS端子へ結合され、前記第2の脚は前記第1の抵抗器及び前記インバータの入力リード線へ結合され、前記第1のカレントミラーは前記第1の脚を介して前記電流通路及び前記MIC BIAS端子へ前記第1の電流を供給し、前記カレントミラーは前記第1の電流を鏡映して、第1の鏡映された電流が前記第1の抵抗器を流れて第1の電圧を生成し、前記第1の電圧は前記MIC BIAS端子を介して流れる前記第1の電流の量を表し、前記第1の電圧は前記インバータの前記入力リード線の上に存在する、請求項1に記載の方法。
- 前記電圧調整器は前記第2の動作モードで動作可能にされ、前記第1の動作モードで動作不能にされ、前記第1の電流は(b)において前記第1の動作モードで前記集積回路から供給され、前記第2の動作モードで前記集積回路から供給されない、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の電流が(b)において前記電流通路へ流れるとき前記集積回路の前記マイクロホン・バイアス(MIC BIAS)端子の上に電圧が存在し、前記電圧は、調整されていない電圧である、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の動作モードにおいて、前記電圧調整器は動作可能にされたとき前記MIC BIAS端子から流れる第2の電流の量を示すマルチビットディジタル値を生成することを更に備え、
前記マルチビットディジタル値の生成は、
第2の抵抗器を通る前記第2の電流を鏡映し、第2の鏡映された電流が前記第2の抵抗器を流れて第2の電圧を生成することと;
アナログ/ディジタルコンバータ(ADC)を使用して前記第2の電圧を前記マルチビットディジタル値へ変換することと、なお、前記第2の抵抗器及び前記ADCは前記集積回路の一部である;
を備える、請求項1に記載の方法。 - 前記集積回路は携帯電話機の一部である、請求項1に記載の方法。
- マイクロホン・アクセサリの第1の導体を、抵抗器を経由して前記集積回路の前記MIC BIAS端子へ結合することと、なお、前記マイクロホン・アクセサリは第2の導体及び手動可能なスイッチを更に含む;
前記マイクロホン・アクセサリの前記第2の導体を前記集積回路の他の端子へ結合することと;
前記第1の動作モードで前記手動可能なスイッチの押下を検出し、前記検出に応答して(c)で前記ディジタル信号が前記第1のディジタル値を有するように前記ディジタル信号を生成することと;
を更に備える、請求項1に記載の方法。 - 前記集積回路は、前記マイクロホン・アクセサリが前記集積回路へ結合されたとき、及び前記集積回路が前記第1の動作モードで動作しているとき、前記マイクロホン・アクセサリ上の手動可能スイッチの押下を検出するように適応される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の抵抗器は抵抗を有し、前記インバータは前記第1の抵抗器の前記抵抗をトラッキングする入力切替え閾値電圧を有する、請求項3に記載の方法。
- 前記第2の動作モードにおいて、前記集積回路の一部ではないコンデンサを使用してマイクロホン・アクセサリを前記集積回路の端子へAC結合することと;
前記第1の動作モードにおいて、前記コンデンサを低域フィルタの一部として使用し、前記低域フィルタは前記第1の動作モードで前記ディジタル信号を低域フィルタリングするように機能することと、
を更に備える、請求項1に記載の方法。 - 端子と;
第1の動作モードで動作不能にされ、第2の動作モードで動作可能にされる電圧調整器と、なお、前記電圧調整器は、動作可能にされたとき、調整された電圧を前記端子に供給する;
入力リード線及び出力リード線を有する低電力スイッチ検出回路と、なお、前記第1の動作モードにおいて、前記低電力スイッチ検出回路は、前記端子を介して集積回路からの電流を供給し、前記電流が閾値電流を超過するかどうかを検出し、前記電流が前記閾値電流を超過することを検出した場合、第1のディジタル論理値を前記出力リード線上に出力し、前記電流が前記閾値電流を超過しないことを検出した場合、第2のディジタル論理値を前記出力リード線上に出力し、前記電流が前記第1の動作モードで前記集積回路から流れるとき、調整されてない電圧が前記端子上に存在する;
を備える回路。 - 前記低電力スイッチ検出回路は、
抵抗器と;
第1の脚及び第2の脚を有するカレントミラーと、なお、前記第1の脚は前記カレントミラーが前記第1の動作モードで前記集積回路から前記端子を介して流れる前記電流を供給できるように前記端子へ結合され、前記第2の脚は前記抵抗器を介して鏡映された電流を供給するように結合される;
を備える、請求項12に記載の回路。 - 前記低電力スイッチ検出回路は、
入力リード線を有する電圧検出回路を更に備え、前記入力リード線は前記抵抗器へ結合される、請求項13に記載の回路。 - 前記低電力スイッチ検出回路は、
入力リード線及び出力リード線を有する低域フィルタを更に備え、前記低域フィルタの前記入力リード線は前記電圧検出回路の出力リード線へ結合される、
請求項14に記載の回路。 - 前記端子、前記電圧調整器、及び前記低電力スイッチ検出回路は、集積回路の一部である、請求項12に記載の回路。
- 前記第1の動作モードはスリープモードであり、前記集積回路は通信装置の一部であり、前記通信装置は手動可能なスイッチを含み、前記低電力スイッチ検出回路は前記手動可能なスイッチが前記スリープモードで閉じられたときの状態を検出する、請求項16に記載の回路。
- 前記集積回路は他の回路を含み、前記他の回路は、前記手動可能なスイッチが前記第2の動作モードで閉じられたときの状態を検出する、請求項17に記載の回路。
- マイクロホンと、手動可能なスイッチと、導体とを含むマイクロホン・アセンブリへ結合するように適応された回路であって、
前記マイクロホン・アセンブリの前記導体へ取り外し可能に結合できる端子と;
調整された電圧を第2の動作モードで前記端子へ供給し、前記マイクロホン・アセンブリの前記スイッチが閉じられたときの状態を前記第2の動作モードで検出する手段と;
第1の動作モードで、前記端子上の電圧が調整されない電圧であるように電流を前記端子に供給する手段と、なお、前記電流を供給する手段は、前記マイクロホン・アセンブリ上の前記スイッチが閉じられたとき、前記第1の動作モードの状態を検出する;
を備える回路。 - 前記端子、前記第2の動作モードで前記調整された電圧を供給する前記手段、及び前記第1の動作モードで前記電流を供給する前記手段は、集積回路の一部である、請求項19に記載の回路。
- 前記第2の動作モードはウェイクモードであり、前記第1の動作モードはスリープモードである、請求項19に記載の回路。
- 前記調整された電圧は、前記マイクロホン・アセンブリの前記マイクロホンをバイアスする電圧である、請求項19に記載の回路。
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