JP2014183580A - クロック信号にスペクトラム拡散を提供する装置及びシステム - Google Patents

クロック信号にスペクトラム拡散を提供する装置及びシステム Download PDF

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Abstract

【課題】クロック信号にスペクトラム拡散を提供する装置等を提供する。
【解決手段】装置は、出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、出力クロック信号にスペクトラム拡散を提供するようスイッチング波形を生成する第２の回路と、第１の回路及び第２の回路へ結合され、第１の信号及びスイッチング波形に従って可調な基準信号を供給する第３の回路とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クロック信号にスペクトラム拡散を提供する装置及びシステムに関する。
スイッチングレギュレータからのノイズは、部品（例えば、プロセッサ）又はプラットフォームにＥＭＩ（電磁妨害）規格を超えさせることがあり、これにより、その部品又はプラットフォームは出荷又は販売されることを妨げられ得る。スイッチングレギュレータからのノイズはまた、スイッチングノイズ高調波が無線帯域に存在する場合にプラットフォーム無線との干渉を引き起こして性能損失を生じさせ得る。このような問題に対する典型的な解決法は、スイッチング電圧レギュレータにファラデーケージシールドを用いることである。しかしながら、スイッチング電圧レギュレータが他の干渉源回路ととともにオンダイに集積される場合に、ファラデーケージは有効な解決法となり得ない。
バックＤＣ−ＤＣコンバータ（例えば、電圧レギュレータ）における有限なインダクタンス及び有限な出力デカップリングキャパシタンスは、当該コンバータの電圧を、出力電流が突然増大する場合に降下させる。これは、特に、最高値ｄｉ／ｄｔを有するコア電源（電圧レギュレータによって生成される）にとって問題となり得る。電圧レギュレータ（ＶＲ）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）における大部分の電圧範囲に電源を供給してよい。高ｄｉ／ｄｔでのＤＣ−ＤＣコンバータにおける高電流のスイッチングは、スイッチング周波数の基本波及び高調波での電磁放射をもたらし、これにより、電磁干渉（ＥＭＩ）及び無線周波数干渉（ＲＦＩ−プラットフォームにおける受信無線によって見られる）が起こる。ＣＰＵからの容赦のないＥＭＩ及びＲＦＩは、プラットフォーム費用の増大及び／又はバッテリ寿命の短縮をもたらすばかりか、ＣＰＵがＥＭＩ試験に通らないようにしうる。
上記を鑑み、クロック信号にスペクトラム拡散を提供する装置等を提供する。
本発明の実施形態は、出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、前記出力クロック信号にスペクトラム拡散を提供するようスイッチング波形を生成する第２の回路と、前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記第１の信号及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路とを有する装置を提供する。
本発明の更なる実施形態は、出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、スイッチング波形を生成し、前記出力クロック信号のスペクトラムにおいてノッチを引き起こすよう動作する第２の回路と、前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記出力クロック信号の前記中心周波数及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路とを有する装置を提供する。
本発明の更なる他の実施形態は、メモリユニットと、前記メモリユニットへ結合され、複数の集積された電圧レギュレータ、及びスペクトラム拡散コントローラを有するプロセッサとを有し、前記スペクトラム拡散コントローラは、出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、前記出力クロック信号にスペクトラム拡散を提供するようスイッチング波形を生成する第２の回路と、前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記第１の信号及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路とを有する、システムを提供する。
本発明の実施形態によれば、クロック信号にスペクトラム拡散を提供することが可能になる。
本開示の一実施形態に従う、１又はそれ以上のスイッチング電圧レギュレータのためにスペクトラム拡散を用いるハイレベル・アーキテクチャである。 本開示の一実施形態に従う開ループのスペクトラム拡散装置である。 本開示の一実施形態に従う、出力クロックの可変トラッキング及びノッチ機能を備えた閉ループのスペクトラム拡散装置である。 本開示の一実施形態に従う開ループのスペクトラム拡散装置の動作を示す周波数プロットである。 本開示の一実施形態に従う、低速ロッキングを備えた閉ループのスペクトラム拡散装置の動作を示す周波数プロットである。 本開示の一実施形態に従う閉ループのスペクトラム拡散装置の動作を示す周波数プロットである。 本開示の一実施形態に従う、開ループのスペクトラム拡散装置及びノッチを備えた閉ループのスペクトラム拡散装置の動作を示すプロットである。 本開示の一実施形態に従う、開ループのスペクトラム拡散装置及びノッチを備えた閉ループのスペクトラム拡散装置の動作を示すプロットである。 本開示の一実施形態に従う、開ループのスペクトラム拡散装置及びノッチを備えた閉ループのスペクトラム拡散装置の動作を示すプロットである。 本開示の一実施形態に従う、開ループのスペクトラム拡散装置及びノッチを備えた閉ループのスペクトラム拡散装置の動作を示すプロットである。 本開示の一実施形態に従う閉ループのスペクトラム拡散装置において使用される乗算器を示す。 本開示の一実施形態に従う乗算器の動作を示す波形である。 本開示の一実施形態に従う開及び閉ループのスペクトラム拡散装置において使用される可変抵抗器である。 本開示の一実施形態に従う、スイッチング電圧レギュレータのためのスペクトラム拡散装置を備えたスマートデバイス又はコンピュータシステム又はＳｏＣ（System-on-Chip）である。
本開示の実施形態は、以下で与えられる詳細な説明から及び本開示の様々な実施形態の添付の図面からより十分に理解されるであろう。なお、実施形態は、本開示を具体的な実施形態に制限されるよう理解されるべきではなく、説明及び理解のためだけにすぎない。
本開示の実施形態は、ＥＭＩを低減するようピーク電力スペクトル密度を低減するスペクトラム拡散変調を提供する。一実施形態において、平均のスイッチング周波数は、ＲＦＩ制御のための無線の受信帯域から高調波拡散を離しておくよう調整される。一実施形態において、自励式広範囲発振器（例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ；Voltage Controlled Oscillator））は、ＶＲのための一次スイッチングクロックを供給するために使用される。一実施形態において、ＶＣＯは、周波数を変更するよう変調可能な周波数同調電圧を有する。
一実施形態において、低速デジタルトラッキングループが使用され、それはシステム基準クロックを使用し、スイッチング周波数を閾値内（例えば、０．２〜２％）で安定に保つようＶＣＯを変調する。一実施形態において、ソフトウェアインターフェースは、目標のスイッチング周波数が、トラッキングループのために目標周波数として使用される特定の値に設定されることを可能にするために使用される。一実施形態において、トラッキングループと組み合わせて、ソフトウェアインターフェースは、スイッチング周波数が、高調波がプラットフォーム無線通信と最も干渉しない周波数スポットに置かれることを可能にする。
一実施形態において、デジタルスペクトラム拡散及びノッチフィルタブロックは、ＶＣＯの同調電圧を変調するために使用される。一実施形態において、このデジタルロジックは、トラッキングループと組み合わせて働く。一実施形態において、このデジタルブロックは、ＥＭＩ軽減のために従来のスペクトラム拡散変調を提供することができるが、加えて、目標のスイッチング周波数を中心とする周波数スペクトラムにおけるノッチを生じさせ得るアルゴリズムを含む。一実施形態において、このノッチは、幅がプログラム可能であり、特定の周波数でのノイズを無線通信干渉が起こりえる閾値を下回らせるために使用される。一実施形態において、上記の機能はまたソフトウェアによってもプログラム可能である。
実施形態の１つの技術的な効果は、無線通信干渉を低減し且つＥＭＩ認証を通るようプラットフォームがＶＲノイズを成形することを可能にするために実施形態が複数のデジタルアルゴリズム及び技術を組み合わせることである。これは、より高い周波数のスイッチング技術の使用を可能にし、且つ、プラットフォーム遮蔽の使用を減らすことを可能にする。加えて、スイッチングノイズに起因して妨げられてきた新しいＶＲ回路及びトポロジが考えられ得る。
一実施形態において、スペクトラム拡散及び周波数ノッチングのためのデジタルアルゴリズムは、周波数トラッキングループからのアナログ電圧と混合されるアナログ電圧を生成する。一実施形態において、それらのアナログ電圧の混合は、基準目標周波数に等しい平均周波数を有するＶＣＯ周波数を生成する。一実施形態において、瞬時周波数は、所望の放射プロファイルを提供するためにＶＣＯ周波数をどこにシフトすべきかを決定する、スペクトラム拡散と周波数ノッチングとの複合アルゴリズムによって管理される。
以下の記載では、多数の詳細が、本開示の実施形態のより完全な説明を提供するために論じられる。なお、当業者には明らかなように、本開示の実施形態はそれらの具体的な詳細によらずに実施されてよい。他の例では、よく知られた構造及びデバイスが、本開示の実施形態を不明瞭にしないように、詳細にというよりむしろブロック図形式において、図示される。
実施形態の対応する図面において、信号は線により表される点に留意されたい。一部の線は、更なる成分信号経路を示すようより太いことがあり、且つ／あるいは、第１の情報フローの方向を示すよう１以上の端部で矢印を有することがある。そのような表示は、限定であるよう意図されない。むしろ、線は、回路又は論理ユニットのより容易な理解を促すよう１以上の例となる実施形態とともに使用される。如何なる表される信号も、設計ニーズ又は好みによって決定づけられるように、実際には、いずれかの方向において進むことができる１以上の信号を有してよく、何らかの適切なタイプの信号スキームにより実施されてよい。
明細書の全文を通して、そして特許請求の範囲において、語「接続される（connected）」は、如何なる中間デバイスなしで、接続される物の間の直接的な電気的接続を意味する。語「結合される（coupled）」は、接続される物の間の直接的な電気的接続又は、１以上の受動的又は能動的な中間デバイスを通じた間接的な接続のいずれかを意味する。語「回路（circuit）」は、所望の機能を提供するよう互いと協働するよう配置される１以上の受動的及び／又は能動的な構成要素を意味する。語「信号（signal）」は、少なくとも１つの電流信号、電圧信号又はデータ／クロック信号を意味する。「１つの（a又はan）」及び「前記（the）」の意味は複数参照を含む。「おいて（in）」の意味は「〜の中に（in）」及び「〜の上で（on）」を含む。
語「スケーリング（scaling）」は一般的に、設計（回路図及びレイアウト）を１の処理技術から他の処理技術へ変換することを指す。語「スケーリング」は一般的に、更に、レイアウト及びデバイスを同じ技術ノード内でダウンサイズすることを指す。語「スケーリング」はまた、他のパラメータ（例えば、電力供給レベル）に対する信号周波数の調整（例えば、スローダウン）を指すこともある。語「実質的に（substantially）」、「近く（close）」、「およそ（approximately）」、「近く（near）」及び「約（about）」は一般的に、目標値の±２０％内にあることを指す。
別なふうに特定されない限り、共通のオブジェクトを記載するための、順序を示す形容詞「第１（first）」、「第２（second）」及び「第３（third）」等の使用は、単に、同じオブジェクトの異なるインスタンスが参照されていることを示しており、そのように記載されるオブジェクトが時間的に、空間的に、ランキングにおいて、又は何らかの他の方法において所与の順序でなければならないことを暗示するよう意図されない。
実施形態の目的のために、トランジスタは、ドレイン、ソース、ゲート及びバルク端子を含む金属酸化膜半導体（ＭＯＳ；Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。トランジスタはまた、トライゲート（Tri-Gate）及びＦｉｎＦｅｔトランジスタ、全周ゲート（Gate All Around）円筒形（Cylindrical）トランジスタ、又はカーボンナノチューブ若しくはスピントロニックデバイスのようなトランジスタ機能を実施する他のデバイスを含む。ソース端子及びドレイン端子は同一の端子であってよく、ここでは同義的に使用される。当業者には明なように、他のトランジスタ、例えば、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ ＰＮＰ／ＮＰＮ）、ＢｉＣＭＯＳ、ＣＭＯＳ、ｅＦＥＴ等が、本開示の適用範囲から逸脱することなしに使用されてよい。語「ＭＮ」はｎ型トランジスタ（例えば、ＮＭＯＳ、ＮＰＮ ＢＪＴ等）を示し、語「ＭＰ」はｐ型トランジスタ（例えば、ＰＭＯＳ、ＰＮＰ ＢＪＴ等）を示す。
図１は、本開示の一実施形態に従う、１以上のスイッチング電圧レギュレータのためにスペクトラム拡散を使用するハイレベル・アーキテクチャ１００である。一実施形態において、アーキテクチャ１００は、スペクトラム拡散基準クロック発生器１０１と、１以上の位相ロックループ（ＰＬＬ；Phase Locked Loop）、すなわち、ＰＬＬ−１、ＰＬＬ−２及びＰＬＬ−Ｎと、電圧レギュレータ（ＶＲ；Voltage Regulator）、すなわち、ＶＲ−１、ＶＲ−２及びＶＲ−Ｎとを有する。なお、‘Ｎ’は２よりも大きい整数である。一実施形態において、夫々のＶＲは、その対応するスイッチマトリクス、すなわち、Ｓｗｉｔｃｈ Ｍａｔｒｉｘ−１、Ｓｗｉｔｃｈ Ｍａｔｒｉｘ−２及びＳｗｉｔｃｈ Ｍａｔｒｉｘ−Ｎを有する。なお、‘Ｎ’は２よりも大きい整数である。
一実施形態において、スペクトラム拡散基準クロック発生器１０１は、他の電圧レギュレータに関連する他のクロッキングユニットのためのＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆを生成する。基準クロック（ＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆ）のスペクトラムを拡散することによって、基準クロックを受け取る他の電圧レギュレータの夫々の発振器（例えば、パルス幅変調器の発振器）及び他のＰＬＬは、ＥＭＩを低減するよう自身のクロック信号のスペクトラムを有効に拡散する。一実施形態において、ＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆの周波数は、ピーク電力密度（ＰＰＤ；Peak Power Density）を例えば２０倍だけ低減するよう±１％だけ拡散される（例えば、１ＭＨｚを１００ＭＨｚへ）。他の実施形態では、他の拡散パーセンテージが使用されてよく、例えば、３ＫＨｚで±３％であってよい。一実施形態において、スペクトラム拡散基準クロック発生器１０１は、ＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆを用いるＶＲが適切に動作し続ける限り、何らかのパーセンテージによってＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆのスペクトラムを拡散するよう動作する。例えば、ＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆのスペクトラムは、ＰＬＬ−１〜Ｎが基準クロック（ＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆ）の変化に起因してロックを失うように拡散され得る。
一実施形態において、複数のＶＲのＰＷＭは、スペクトラム拡散されたＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆに位相ロックされる。一実施形態において、ＰＷＭは、２×基準クロック周波数（すなわち、ＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆ）である周波数で動作する。一実施形態において、ＶＲの消費者又はユーザは拡散の量と中心周波数とを変更することができる。
一実施形態において、スペクトラム拡散基準クロック発生器１０１は、無線周波数干渉（ＲＦＩ；Radio Frequency Interference）を低減するよう高調波拡散においてノッチを導入することができる。より良い無線通信のために、無線通信の受信帯域はノイズを有するべきではない。一実施形態において、無線通信が使用するスペクトラムをノイズのない（又は実質的にノイズのない）形態のままにしておくようギャップがスペクトラム拡散基準クロック発生器１０１によってスペクトラム拡散において導入される。一実施形態において、スペクトラム拡散基準クロック発生器１０１は、ＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆの平均スイッチング周波数を（スペクトラム拡散のために）一定に保つ。一実施形態において、スペクトラム拡散基準クロック発生器１０１は、スペクトラムの高周波への拡散及び低周波への拡散を導入するために使用される三角波を生成するよう動作する。一実施形態において、スペクトラム拡散基準クロック発生器１０１は、ランダムスペクトラム拡散をＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆに導入するよう動作する。例えば、長期の制御可能な期間を有するランダムウォークは、スペクトラム拡散をランダム化するよう導入される。
図２は、本開示の一実施形態に従う開ループのスペクトラム拡散装置２００（例えば、１０１）である。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図２の要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。
一実施形態において、装置２００は、発振器２０１と、第１の回路２０２と、第２の回路２０３と、第３の回路２０４とを有する。一実施形態において、発振器２０１は、出力クロック信号の周波数を調整するよう可調な基準信号（Ｖｒｅｆ）に従って出力クロック信号（ＶＲ Ｃｌｋ。図１のＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆと同じである。）を生成する。一実施形態において、発振器２０１はデジタル制御発振器（ＤＯＣ；Digitally Controlled Oscillator）であり、可調な基準信号はデジタル制御ワードである。一実施形態において、発振器２０１は電圧制御発振器（ＶＣＯ；Voltage Controlled Oscillator）であり、可調な基準信号は電圧制御信号である。
一実施形態に従って、第１の回路２０２は、出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号（例えば、ＶＲ中心周波数）を供給するよう動作する。一実施形態において、第１の回路２０２は、中心周波数のデジタル表現（例えば、基準周波数コード）を第１の信号（すなわち、ＶＲ中心周波数）としてのアナログ表現へ変換する第１のデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ；Digital to Analog Converter）２０６を有する。第１の回路２０２は、ＤＡＣ２０６へ結合されているレジスタ２０７を有し、レジスタ２０７は、制御信号によって供給される基準周波数コードを記憶する。一実施形態において、ＤＡＣ２０６は、基準クロック信号により動作するクロック制御されたＤＡＣである。一実施形態において、ＤＡＣ２０８も、基準クロック信号により動作するクロック制御されたＤＡＣである。他の実施形態では、ＤＡＣ２０６及びＤＡＣ２０８は非同期であってよい。
一実施形態において、第２の回路２０３は、出力クロック信号にスペクトラム拡散を提供するようにスイッチング波形２１６（例えば、ＳＳ変調）を生成するよう動作する。一実施形態において、第２の回路２０３は、基準クロック周波数で動作する第２のＤＡＣ２０８及びアップダウンカウンタ２０９を有する。一実施形態において、第２のＤＡＣ２０８はアップダウンカウンタ２０９へ結合されており、第２のＤＡＣ２０８は、アップダウンカウンタ２０９の出力２１５に従ってスイッチング波形２１６を生成するよう動作する。一実施形態において、第２のＤＡＣ２０８は１２ビットＤＡＣである。他の実施形態では、第２のＤＡＣ２０８のための他のサイズが使用されてよい。一実施形態において、より大きいビットサイズを有するＤＡＣが、より平滑な出力２１６を生成するために使用され、それにより、Ｖｒｅｆは平滑に変調される。そのような実施形態では、ＶＲ Ｃｌｋは平滑なスペクトラム拡散を示し、それにより、後に続くＰＬＬは安定なままである。一実施形態において、ＤＡＣ分解能（すなわち、ビットの数）の増大は、スペクトラム拡散におけるスペクトル線の可観測性を低減するのに役立つ。
一実施形態において、アップダウンカウンタ２０９は、アップダウンカウンタ２０９の出力２１３が加算器２１２からの現在値に加えられるように、加算器２１２へ結合されているレジスタ２１１を有する。一実施形態において、レジスタ２１１は１２ビットレジスタである。一実施形態において、アップダウンカウンタ２０９は基準クロック周波数により動作する。一実施形態において、基準クロック周波数は１００ＭＨｚの周波数を有する。他の実施形態では、基準クロック周波数の他の周波数が使用されてよい。一実施形態において、アップダウンカウンタ２０９は、オーバーフロー時にカウントの方向を切り換える自走式カウンタである。そのような実施形態では、アップダウンカウンタ２０９の出力２１５は周期的な三角波である。基準クロック周波数の周波数は三角波の周期に影響を与える。一実施形態において、カウンタのサイズ及びＤＡＣ２０８の分解能を増大させることによって、より大きい最大拡散が、スペクトル線が現れる前に達成される。
一実施形態において、第２の回路２０３は、アップダウンカウンタ２０９へ結合されている疑似乱数発生器２１０を更に有する。一実施形態において、疑似乱数発生器２１０は、ランダムなアップ又はダウン信号（ランダムウォーク信号とも呼ばれる。）をアップダウンカウンタ２０９へ供給するよう動作する。一実施形態において、疑似乱数発生器２１０は、基準クロック周波数により動作する線形帰還シフトレジスタ（ＬＦＳＲ；Linear Feedback Shift Register）である。一実施形態において、疑似乱数発生器２１０が有効にされる場合に、２１５の出力はランダムウォークデジタルコードである。一実施形態において、疑似乱数発生器２１０からのアップ／ダウン信号２１４は、１次までランダムである。他の実施形態では、より高い次数のランダムさが、疑似乱数発生器２１０によってアップ／ダウン信号２１４に導入されてよい。
一実施形態において、第３の回路２０４は、第１の回路２０２及び第２の回路２０３へ結合されており、第１の信号（すなわち、ＶＲ中心周波数）とスイッチング波形（２１６又はＳＳ変調のいずれか）とに従って可調な基準信号（Ｖｒｅｆ）を供給する。故に、実施形態を不明瞭にしないように、Ｖｒｅｆはアナログ電圧である。他の実施形態では、デジタル制御コードが、ＤＣＯにより使用のために生成されてよい。一実施形態において、第３の回路２０４はオンダイのポテンショメータ（ＰＯＴ；POTtentiometer）である。一実施形態において、ＶＲ中心周波数は固定であり、ＳＳ変調信号はＶｒｅｆを変調させる。１つのそのような第３の回路２０４は図７に表されている。
図７は、本開示の一実施形態に従う開及び閉ループのスペクトラム拡散におけるスペクトル線において使用される可変抵抗器７００（例えば、第３の回路２０４）である。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図７の要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。
一実施形態において、可変抵抗器７００は複数の抵抗Ｒ１〜ＲＮを有する。なお、‘Ｎ’２よりも大きい整数である。一実施形態において、抵抗Ｒ１〜ＲＮはポリ抵抗である。他の実施形態では、抵抗Ｒ１〜ＲＮは線形モードにおいて動作するトランジスタである。一実施形態において、抵抗Ｒ１〜ＲＮは、第１の端子‘Ａ’（例えば、ＳＳ変調信号を供給する。）と第２の端子‘Ｂ’（例えば、ＶＲ中心周波数を供給する。）とを備える抵抗ラダーを形成する。一実施形態において、可変抵抗器７００は、第１及び第２の端子の電圧又は信号を補間する。
一実施形態において、抵抗の各端子は制御可能なスイッチへ結合されている。例えば、スイッチＳ１〜ＳＮが、図示されるように抵抗Ｒ１〜ＲＮの端子へ結合されている。一実施形態において、スイッチＳ１〜ＳＮはｐ型デバイス、ｎ型デバイス、又はそれらの組み合わせから形成されるパスゲートである。一実施形態において、スイッチＳ１〜ＳＮは、可調な基準信号Ｖｒｅｆを供給するよう抵抗分割器（すなわち、抵抗Ｒ１〜ＲＮ）の出力を選択的に結合するようマルチプレクサを形成する。
一実施形態において、スイッチＳ１〜ＳＮは、デコーダ７０１によって生成されるデジタル信号によって制御可能である。一実施形態において、デコーダ７０１は、どのレベルの拡散が望まれるかを決定するよう拡散制御信号を受信する。例えば、拡散制御信号は、１％、２％等の拡散が望まれるかどうかを示してよい。一実施形態において、拡散制御信号はヒューズに基づく信号である。他の実施形態では、拡散制御信号はソフトウェアによってプログラム可能である。一実施形態において、デコーダ７０１は、Ｖｒｅｆを生成するためにどのスイッチがオンされるのか及びどのスイッチがオフされるのかを決定する信号を生成する。
再び図２を参照すると、一実施形態において、装置２００は、第２の回路２０３及び第３の回路２０４へ結合されている第４の回路２０５を更に有する。一実施形態において、第４の回路２０５は、カウンタ２０９とＤＡＣ２０８との間にデジタルスケーラ回路を挿入することによってデジタルで実施される。一実施形態において、デジタルスケーラ回路は左／右シフト動作として実施されてよい。一実施形態において、第４の回路２０５は、ＳＳ変調信号を生成するようノード２１６にある信号をスケーリングし、ＳＳ変調信号は次いで、第３の回路２０４へ供給される。一実施形態において、第４の回路２０５はオンダイのＰＯＴである。一実施形態において、第４の回路２０５は、図７の可変抵抗器７００として実施される。一実施形態において、第４の回路２０５は、ＶＲ Ｃｌｋのスペクトラムに対する拡散の量を制御するよう追加ノブを提供する。
図４Ａは、本開示の一実施形態に従う、低速クロッキングモードにおける図２の開ループスペクトラム拡散装置２００の動作を示す。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図４Ａの要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。
ｘ軸は時間であり、ｙ軸は周波数である。破線の横線は目標の拡散周波数、すなわち、Ｆ＿ｓｅｔｐｔを示す。縦の破線は、ＶＲ（例えば、ＶＲ１〜Ｎ）が有効にされる時間を示す。開ループモードにおいて、拡散は、三角波４０１によって示されるように即座にオンすることができるが、周波数設定点（すなわち、Ｆ＿ｓｅｔｐｔ）と実際の動作周波数との間には誤差が存在し得る。
図３は、本開示の一実施形態に従う、可変トラッキング及びノッチ機能を備えた閉ループのスペクトラム拡散装置３００である。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図３の要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。故に、実施形態を不明瞭にしないように、同じ識別子を有して先に論じられた構成要素及び／又は特徴は再び論じられない。
一実施形態において、装置２００は、発振器２０１と、第１の回路３０２と、第２の回路３０３と、第３の回路２０４とを有する。一実施形態において、発振器２０１は、集積された電圧レギュレータのための一次スイッチングクロックを供給する自励式広範囲発振器である。一実施形態において、発振器２０１は、ＶＲ Ｃｌｋの周波数を変更するよう変調することができる周波数同調電圧（発振器２０１がＶＣＯである場合）又はデジタルコード（発振器２０１がＤＣＯである場合）を有する。故に、実施形態を不明瞭にしないように、発振器２０１はＶＣＯである。同じ概念がＤＣＯに適用される（図示せず。）。一実施形態において、装置３００は、システム基準クロックを使用し、ＶＣＯ２０１を変調して、スイッチング周波数を厳しいパーセンテージ（例えば、０．２％）内で安定に保つ低速デジタルトラッキングループにおいて動作する。
一実施形態において、第１の回路３０２は、トラッキングループと、出力信号（すなわち、ＶＲ Ｃｌｋ）の中心周波数を示す第１の信号（すなわち、ＶＲ中心周波数）とを提供する。一実施形態において、第１の回路３０２は、ＶＲ（例えば、ＶＲ１〜Ｎ）が有効にされる前に目標の拡散周波数がうまく達成されるように、高速トラッキングモードを提供する。一実施形態において、第１の回路３０２は、ＶＲ Ｃｌｋの周波数に整数倍‘Ｎ’を乗じる乗算器３０４を有する。
ＶＲ Ｃｌｋを増大させる１つの技術的効果は、ＶＲ Ｃｌｋの周波数の高速なトラッキング、すなわち、所望の目標周波数に到達するためのＶＲ Ｃｌｋの中心周波数の高速な調整を達成することである。正常モード、すなわち、非トラッキングモード（例えば、低速トラッキングモード）の間、乗率は１である。そのような実施形態では、乗算器３０４は、第１の回路３０２が高速トラッキングモードとは異なる低速トラッキングモードにおいて動作するよう動作可能である場合に、第１の回路３０２による使用のために出力クロック信号の周波数を不変なままとするよう動作する。
図６Ａは、本開示の一実施形態に従う、閉ループスペクトラム拡散装置３００において使用される乗算器６００（例えば、３０４）を示す。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図６Ａの要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。
一実施形態において、乗算器６００は、リング発振器６０１と、排他的論理和（ＸＯＲ）論理ゲート６０２、６０３及び６０４とを有する。一実施形態において、リング発振器６０１は、リングを形成するよう連結された遅延段のチェーンを有する。一実施形態において、リング発振器６０１はＶＣＯ（例えば、ＶＣＯ２０１）である。一実施形態において、リング発振器６０１は、デジタル制御ワードによって制御可能なＤＣＯである。一実施形態において、各遅延段は反転段である。一実施形態において、リング発振器６０１の各遅延段の出力は、互いに対して４５度位相がずれている。一実施形態において、ＸＯＲ論理ゲート６０２の入力Ａ及びＣは夫々、０度及び９０度だけ位相がずれている。一実施形態において、ＸＯＲ論理ゲート６０３の入力Ｂ及びＤは夫々、４５度及び１３５度だけ位相がずれている。一実施形態において、入力Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤにおける信号の周波数はｆ０である。
一実施形態において、ＸＯＲ論理ゲート６０２及び６０３の出力はＸＯＲ論理ゲート６０４のための入力Ｅ及びＦを形成する。この実施形態では、入力Ｅ及びＦでの信号の周波数はｆ０の２倍の周波数、すなわち、２ｆ０である。一実施形態において、ＸＯＲ論理ゲート６０４の出力Ｇは、入力Ｅ及びＦでの信号の周波数の２倍の周波数、すなわち、４ｆ０である。
図６Ｂは、本開示の一実施形態に従う乗算器６００の動作を示す波形６２０である。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図６Ｂの要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。プロット６２０は、図６Ａを参照して論じられる波形Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧを示す。信号Ｇの周波数は、信号Ａの周波数の４倍である。
再び図３を参照すると、一実施形態において、第１の回路３０２は、基準クロック信号に対して出力クロック信号ＶＲ Ｃｌｋの周波数をカウントする周波数カウンタ３０５を有する。一実施形態において、周波数カウンタ３０５は、乗算されたクロック、すなわち、ＶＲ Ｃｌｋ×Ｎをカウントする。なお、‘Ｎ’は１以上の整数である。一実施形態において、周波数カウント３１２は周波数カウントコードとして記憶される。一実施形態において、カウンタ３０５は１６ビットカウンタである。他の実施形態では、周波数カウンタ３０５のための他のサイズが使用されてよい。
一実施形態において、第１の回路３０２は、スケーリング量により周波数カウント３１２をスケーリングするロジックユニット３０６（スケーラーとも呼ばれる。）を有する。例えば、乗算器３０４がＶＲ Ｃｌｋに整数倍‘Ｎ’を乗じる高速トラッキングモードの間、周波数カウント３１２は倍数‘Ｎ’と同じ量によりスケーリングされる。一実施形態において、通常のモード（すなわち、低速トラッキングモード）の間、スケール係数はスケーラー３０６に関し‘１’である。一実施形態において、スケーラー３０６は、通常のモードの間バイパスされる。一実施形態において、スケーラー３０６の出力は周波数カウントコードである。一実施形態において、スケーラー３０６は１０ビットスケーラである。他の実施形態では、スケーラー３０６のための他のサイズが使用されてよい。一実施形態において、第１の回路３０２は、周波数エラーコードを生成するために基準周波数コード（目標周波数コードと同じ）から周波数カウントコードを減じるロジック３０８（すなわち、加算器）を更に有する。一実施形態において、周波数エラーコードは、現在の拡散周波数が目標の拡散周波数からどれくらい離れているかを示す。
一実施形態において、第１の回路３０２は、信号３１３として中心周波数のデジタルバージョンを生成するＰＩ（Proportional Integrator）コントローラ３０７を更に有する。一実施形態において、第１のＤＡＣ２０６は、中心周波数のデジタルバージョンを受信し、アナログバージョンのＶＲ中心周波数を生成する。一実施形態において、ソフトウェアインターフェースは、目標のスイッチング周波数（すなわち、基準周波数コード）が、トラッキングループのための目標周波数として使用される特定の値に設定されることを可能にするよう提供される。一実施形態において、トラッキングループは、乗算器３０４と、周波数カウンタ３０５と、スケーラー３０６と、加算器３０８と、ＰＩコントローラ３０７と、ＤＡＣ２０６と、第３の回路２０４と、ＶＣＯ２０１とから形成される。トラッキングループの１つの技術的効果は、高調波がプラットフォーム無線通信と最も干渉しない周波数スポットに置かれることを可能にすることである。
一実施形態において、ＰＩコントローラ３０７は積分器（積算器とも呼ばれる。）３０７を有する。一実施形態において、積分器３０９は、図示されるように、加算器３１１へ結合されているレジスタ３１０を備えたカウンタを有する。積分器３０９の１つの技術的効果は、システム内の他の構成要素によるオフセット又はＶＣＯにおける温度ドリフトのような要因を把握した後でさえ平均周波数誤差が零に低減されるように時間にわたって誤差を積算することである。
一実施形態において、ＰＩコントローラ３０７は、比例フィードバックゲインであるゲインＫｐを有するゲインユニット３１２を有する。一実施形態において、ＰＩコントローラ３０７は、平均中心周波数を生成するよう積分器３０９（積算器とも呼ばれる。）の出力をゲインユニット３１２の出力と加算する加算器３１３を有する。一実施形態において、比例成分は、どれくらい強くコントローラ３０７が目下の誤差に反応するのかを示す。これは、コントローラ３０７が誤差を零にするよう落ち着くことができる速度を指示するのに役立つとともに、システム安定性における役割を果たす。すなわち、Ｋｐゲインをあまりに高く設定することはシステムを不安定にし、一方、Ｋｐゲインをあまりに低く設定することはシステムを極めてゆっくりと安定させる。
一実施形態において、第２の回路３０３は、スイッチング波形（２１６又はＳＳ変調信号）を生成するよう動作する。第２の回路３０３は、第２の回路３０３が出力クロック信号ＶＲ Ｃｌｋのスペクトラムにおいてノッチを生じさせるよう動作する点で、図２の第２の回路２０３と相違する。一実施形態において、第２の回路３０３は、基準クロック周波数で動作するアップダウンカウンタ３１４を有する。一実施形態において、アップダウンカウンタ３１４は、アップダウンカウンタ２０９により三角波を生成する。一実施形態において、三角波の立ち上がり区間は高周波へのスペクトラム拡散をもたらし、一方、三角波の立ち下がり区間は低周波へのスペクトラム拡散をもたらす。
一実施形態において、アップダウンカウンタ３１４は、レジスタ３１９の出力が加算器３１６によって加算されるように加算器３１６へ結合されているレジスタ３１５を有する。一実施形態において、第２の回路３０３は、アップダウンカウンタ３１４の出力３２０においてノッチを引き起こすノッチロジック３１７を有する。一実施形態において、ノッチロジック３１７の出力３１８は、加算器３１６によってレジスタ３１５の出力３１９に加えられる。一実施形態において、有限状態機械（ＦＳＭ；Finite State Machine）（３１７の部分としても示される。）がノッチロジック３１７を制御する。
一実施形態において、ＦＳＭは、次のカウントのステップサイズ及び方向（アップ又はダウン）を決定するためにアップダウンカウンタ３１４の出力３１９の現在値を使用する。一実施形態において、ステップサイズは、出力が波形の現在位置に依存して正確な量を進めるように、設定可能なノッチ幅設定によって決定される。一実施形態において、三角波の周波数は、ステップサイズを変えることによって調整され得る。一実施形態において、ＦＳＭは、いつ方向を反転させるべきかを決定するよう現在又は次の状態の高／低オーバーフローを検出する。
一実施形態において、第２の回路３０３は、アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）信号をランダム化する疑似乱数発生器２１０を有する。一実施形態において、第２の回路３０３は、アップダウンカウンタ３１４へ結合される第２のＤＡＣ２０８を有する。一実施形態において、出力３２０は、周期的な三角波又はランダムウォーク信号のいずれかであり、ＤＡＣ２０８によってアナログ信号２１６へ変換される。
一実施形態において、第３の回路２０４（例えば、図７の可変抵抗器７００）は、第１の回路３０２及び第２の回路３０３へ結合されており、出力クロック信号ＶＲ Ｃｌｋの中心周波数とスイッチング波形（２１６又はＳＳ変調信号）とに従って可調な基準信号Ｖｒｅｆを供給する。
一実施形態において、デジタルスペクトラム拡散及びノッチフィルタは、発振器２０１の同調信号Ｖｒｅｆを変調する。一実施形態において、デジタルロジックは、トラッキングループと組み合わせて動作する。一実施形態において、第２の回路３０３の出力（図２の第２の回路２０３の出力と同じ）は、ＥＭＩ軽減のためにスペクトラム拡散変調を提供するが、加えて、目標のスイッチング周波数を中心とする周波数スペクトラムにおけるノッチを生成する。一実施形態において、ノッチロジック３１７は、ノッチ幅がプログラム可能であり、特定の周波数でのノイズを無線通信干渉が起き得る閾値を下回らせるために使用される。一実施形態において、ノッチロジック３１７はソフトウェアによってプログラム可能である。
装置３００の１つの技術的効果は、無線通信干渉を低減し且つＥＭＩ認証を通るようプラットフォームがＶＲノイズを成形することを可能にするために複数のデジタルアルゴリズム及び技術を組み合わせることである。実施形態は、より高い周波数のスイッチング回路トポロジの使用を可能にし、且つ、プラットフォーム遮蔽の使用を減らすことを可能にする。
一実施形態において、スペクトラム拡散及び周波数ノッチングのためのデジタルアルゴリズムは、周波数トラッキングループからの出力（例えば、ＶＲ中心周波数）と混合される制御信号（例えば、２１６）を生成する。一実施形態において、信号（例えば、ＶＲ中心周波数及びＳＳ変調信号）の混合は、基準目標周波数に実質的に等しい平均周波数を有する（発振器２０１の）発振器周波数を生成する。一実施形態において、瞬時周波数は、所望の放射プロファイルを提供するために発振器２０１の周波数をどこにシフトすべきかを決定する、スペクトラム拡散と周波数ノッチングとの複合アルゴリズムによって管理される。
図４Ｂは、本開示の一実施形態に従う、低速ロッキングモードにおける図３の閉ループスペクトラム拡散装置３００の動作を示すプロット４２０である。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図４Ｂの要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。
ｘ軸は時間であり、ｙ軸は周波数である。破線の横線は目標の拡散周波数、すなわち、Ｆ＿ｔａｒｇｅｔを示す。階段波形４２１は、開始周波数、すなわち、Ｆ＿ｓｔａｒｔから始まり、Ｆ＿ｔａｒｇｅｔが達成されると終了する。その時点で、三角波４２２がスペクトラムを拡散する。縦の破線は、ＶＲ（例えば、ＶＲ１〜Ｎ）が有効にされる時間を示す。
図４Ｃは、本開示の一実施形態に従う、高速ロッキングモードにおける図３の閉ループスペクトラム拡散装置３００の動作を示すプロット４３０である。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図４Ｃの要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。
ｘ軸は時間であり、ｙ軸は周波数である。破線の横線は目標の拡散周波数、すなわち、Ｆ＿ｔａｒｇｅｔを示す。階段波形４３１は、開始周波数、すなわち、Ｆ＿ｓｔａｒｔから始まり、Ｆ＿ｔａｒｇｅｔが達成されると終了する。図４Ｂの波形４２１と比較して、波形４３１は、ＶＲ Ｃｌｋが乗算器３１４によって増大され且つスケーラー３０６が周波数カウンタ３０５の出力３１２をスケーリングする高速トラックモードのために、より早く目標周波数に到達する。縦の破線は、ＶＲ（例えば、ＶＲ１〜Ｎ）が有効にされる時間を示す。装置３００によれば、ＶＲ Ｃｌｋのスペクトラムは、ＶＲが有効にされる前に予め拡散される。
図５Ａ乃至Ｄは、本開示の一実施形態に従う、図２の開ループスペクトラム拡散装置２００及びノッチを備えた図３の閉ループスペクトラム拡散装置３００の動作を示すプロットである。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図５Ａ乃至Ｄの要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。
図５Ａは、時間としてのｘ軸及び周波数としてのｙ軸を有するプロット５００である。プロット５００は、図２のノード２１６での三角波を示す。ここで、ｆ０は中心周波数（すなわち、第１の回路２０２によって生成されるＶＲ中心周波数）を示す。図５Ｂは、周波数としてのｘ軸及び電力としてのｙ軸を有するプロット５２０である。プロット５２０は、装置２００及び／又は３００によって生成されるような、中心周波数ｆ０の周りの電力スペクトラム拡散を示す。
図５Ｃは、時間としてのｘ軸及び周波数としてのｙ軸を有するプロット５３０を示す。プロット５３０は、ノッチを備えた図３のノード２１６での三角波を示す。ここで、ｆ０は中心周波数（第１の回路３０２によって生成されるＶＲ中心周波数）を示す。図５Ｄは、周波数としてのｘ軸及び電力としてのｙ軸を有するプロット５４０である。プロット５４０は、３００によって生成されるような、中心周波数ｆ０の周りの、ノッチされた電力スペクトラム拡散を示す。一実施形態において、中心周波数ｆ０でのノッチは、ｆ０又は高調波Ｎ×ｆ０の周囲の範囲で動作する無線信号に関しＥＭＩ／ＲＦＩを低減する。なお、‘Ｎ’は‘Ｎ’よりも大きい整数である。
図８は、本開示の一実施形態に従う、スイッチング電圧レギュレータのためのスペクトラム拡散装置１０１（例えば、２００及び／又は３００）を備えたスマートデバイス又はコンピュータシステム１６００又はＳｏＣ（System-on-Chip）である。いずれかの他の図面の要素と同じ参照符号（又は名称）を有する図８の要素は、記載されたのと同じ何らかの方法において動作又は機能することができることが指し示されるが、そのように制限されない。
図８は、平面インターフェースコネクタが使用され得るモバイル装置の実施形態のブロック図を表す。一実施形態において、コンピュータ装置１６００は、コンピュータタブレット、携帯電話機若しくはスマートフォン、無線可能な電子読み取り器、又は他の無線モバイル装置のようなモバイル型コンピュータ装置に相当する。特定の構成要素は一般的に示され、そのような装置の全ての構成要素はコンピュータ装置１６００において示される訳でないことが理解される。
一実施形態において、コンピュータ装置１６００は、開示される実施形態に従うスペクトラム拡散１０１を備えた第１のプロセッサ１６１０を有する。コンピュータ装置１６００の他のブロックもスペクトラム拡散１０１を有してよい。本開示の様々な実施形態はまた、システム実施形態が、例えば、セルフォン又はパーソナルデジタルアシスタントのような無線装置に組み込まれ得るように、無線インターフェースのような１６７０内でネットワークインターフェースを有してよい。
一実施形態において、プロセッサ１６１０（及びプロセッサ１６９０）は、マイクロプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラム可能論理デバイス、又は他のプロセッシング手段のような１以上の物理的デバイスを有することができる。プロセッサ１６１０によって実行されるプロセッシング動作は、アプリケーション及び／又はデバイス機能が実行されるオペレーティングプラットフォーム又はオペレーティングシステムの実行を含む。プロセッシング動作は、人間ユーザと又は他のデバイスとのＩ／Ｏ（入力／出力）に関連した動作、電力管理に関連した動作、及び／又はコンピュータ装置１６００を他の装置へ接続することに関連した動作を含む。プロセッシング動作はまた、音声Ｉ／Ｏ及び／又は表示Ｉ／Ｏに関連した動作を含んでよい。
一実施形態において、コンピュータ装置１６００は、コンピュータ装置にオーディオ機能を提供することに関連したハードウェア（例えば、オーディオハードウェア及びオーディオ回路）及びソフトウェア（例えば、ドライバ、コーデック）構成要素に相当するオーディオサブシステム１６２０を有する。オーディオ機能は、マイクロホン入力とともに、スピーカ及び／又はヘッドホン出力を有することができる。そのような機能のためのデバイスがコンピュータ装置１６００に組み込まれるか、又はコンピュータ装置１６００へ接続されてよい。一実施形態において、ユーザは、プロセッサ１６１０によって受信されて処理される音声コマンドを供給することによって、コンピュータ装置１６００と対話する。
ディスプレイサブシステム１６３０は、ユーザがコンピュータ装置１６００と対話するための視覚的及び／又は触覚的表示を提供するハードウェア及びオーディオ回路（表示装置）及び／又はソフトウェア（例えば、ドライバ）構成要素に相当する。ディスプレイサブシステム１６３０は、表示をユーザに提供するために使用される特定のスクリーン又はハードウェアデバイスを有するディスプレイインターフェース１６３２を有する。一実施形態において、ディスプレイインターフェース１６３２は、表示に関連した少なくとも一部のプロセッシングを実行するようプロセッサ１６１０とは別個のロジックを有する。一実施形態において、ディスプレイサブシステム１６３０は、出力及び入力の両方をユーザに提供するタッチスクリーン（又はタッチパッド）ディスプレイを有する。
Ｉ／Ｏコントローラ１６４０は、ユーザとのインタラクションに関連したハードウェアデバイス及びソフトウェアコンポーネントに相当する。Ｉ／Ｏコントローラ１６４０は、オーディオサブシステム１６２０及び／又はディスプレイサブシステム１６３０の部分であるハードウェアを管理するよう動作する。加えて、Ｉ／Ｏコントローラ１６４０は、ユーザがシステムと対話することができるようコンピュータ装置１６０へ接続する追加の装置のための接続点を表す。例えば、コンピュータ装置へ取り付け可能な装置には、マイクロホン装置、スピーカ若しくはステレオシステム、ビデオシステム若しくは他の表示装置、キーボード若しくはキーパッド装置、又はカード読み取り器若しくは他の装置のような特定の用途とともに使用される他のＩ／Ｏ装置がある。
上述されたように、Ｉ／Ｏコントローラ１６４０は、オーディオサブシステム１６２０及び／又はディスプレイサブシステム１６３０と相互作用することができる。例えば、マイクロホン又は他のオーディオ装置による入力は、コンピュータ装置１６００の１以上の用途又は機能のための入力又はコマンドを提供することができる。加えて、音声出力は、表示出力に代えて、又はそれに加えて提供される。他の例では、ディスプレイサブシステム１６３０がタッチスクリーンを有する場合は、表示装置はまた入力装置としても動作し、少なくとも部分的にＩ／Ｏコントローラ１６４０によって管理され得る。また、Ｉ／Ｏコントローラ１６４０によって管理されるＩ／Ｏ機能を提供するようコンピュータ装置１６００において追加のボタン又はスイッチを存在してよい。
一実施形態において、Ｉ／Ｏコントローラ１６４０は、加速度計、カメラ、光センサ若しくは他の環境センサ、又はコンピュータ装置１６００に含まれ得る他のハードウェアのような装置を管理する。入力は、環境入力をシステムに供給してその動作に影響を与えること（例えば、ノイズのフィルタリング、輝度検出のための表示調整、カメラのフラッシュの適用、又は他の機能）とともに、直接的なユーザインタラクションの部分であってよい。
一実施形態において、コンピュータ装置１６００は、バッテリ電力使用量、バッテリの充電、及び電力節約動作に関連する機能を管理する電力管理１６５０を有する。メモリサブシステム１６６０は、コンピュータ装置１６００に情報を記憶するメモリ装置を有する。メモリは、不揮発性（メモリ装置への電力が遮断される場合に状態が変化しない。）及び／又は揮発性（メモリ装置への電力が遮断される場合に状態が不定である。）メモリ装置を有することができる。メモリサブシステム１６６０は、アプリケーションデータ、ユーザデータ、音楽、写真、文書、又は他のデータを、コンピュータ装置１６００の用途及び機能の実行に関連したシステムデータ（長期的又は一時的のいずれであろうと）とともに記憶することができる。
実施形態の要素はまた、コンピュータにより実行可能な命令（例えば、ここで論じられる何らかの他の処理を実施するための命令）を記憶するための、機械により読み出し可能な媒体（例えば、メモリ１６６０）としても設けられる。機械により読み出し可能な媒体（例えば、メモリ１６６０）には、フラッシュメモリ、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＰＰＲＯＭ、磁気若しくは光学カード、相変化メモリ（ＰＣＭ；Phase Change Memory）、又は電子的な若しくはコンピュータにより実行可能な命令を記憶するのに適した他のタイプの機械により読み出し可能な媒体があるが、これらに限られない。例えば、本開示の実施形態は、通信リンク（例えば、モデム又はネットワーク接続）を介したデータ信号により遠隔のコンピュータ（例えば、サーバ）から要求元コンピュータ（例えば、クライアント）へ転送され得るコンピュータプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）としてダウンロードされてよい。
接続１６７０は、コンピュータ装置１６００が外部の装置と通信することを可能にするハードウェアデバイス（例えば、無線及び／又は有線コネクタ並びに通信ハードウェア）及びソフトウェアコンポーネント（例えば、ドライバ、プロトコルスタック）を有する。コンピュータ装置１６００は、他のコンピュータ装置、無線アクセスポイント又は基地局とともに、ヘッドセット、プリンタ又は他の装置のような周辺機器のような別個の装置であってよい。
接続１６７０は、多種多様な接続を有することができる。一般化するよう、コンピュータ装置１６００は、セルラー接続１６７２及び無線接続１６７４を有して表されている。セルラー接続１６７２は一般的に、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）又は変形物若しくは派生物、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）又は変形物若しくは派生物、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）又は変形物若しくは派生物、あるいは他のセルラーサービス標準を介して提供されるような、無線搬送波によって提供されるセルラーネットワーク接続を指す。無線接続（又は無線インターフェース）１６７４は、セルラーではない無線接続を指し、パーソナルエリアネットワーク（例えば、ブルートゥース、ニアフィールド等）、ローカルエリアネットワーク（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ）、及び／又はワイドエリアネットワーク（例えば、ＷｉＭＡＸ）、あるいは他の無線通信を有することができる。
周辺接続１６８０は、周辺機器を接続するようソフトウェアコンポーネント（例えば、ドライバ、プロトコルスタック）に加えて、ハードウェアインターフェース及びコネクタを有する。コンピュータ装置１６００は他のコンピュータ装置への周辺機器であってよく（“ＴＯ”１６８２）且つ自身へ接続される周辺機器を有してよい（“ＦＲＯＭ”１６８４）。コンピュータ装置１６００は一般的に、コンピュータ装置１６００でのコンテンツ管理（例えば、ダウンロード及び／又はアップロード、変更、同期化）のような目的のために他のコンピュータ装置へ接続する“ドッキング”コネクタを有する。加えて、ドッキングコネクタは、コンピュータ装置１６００が、例えば、オーディオビジュアル又は他のシステムへのコンテンツ出力を制御することを可能にする特定の周辺機器へコンピュータ装置１６００が接続することを可能にすることができる。
独自仕様のドッキングコネクタ又は他の独自仕様の接続ハードウェアに加えて、コンピュータ装置１６００は、共通の又は標準に基づくコネクタを介して周辺接続１６８０を行ってよい。共通のタイプには、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ；Universal Serial Bus）コネクタ（多種態様なハードウェアインターフェースのいずれかを有することができる。）、ミニディスプレイポート（ＭＤＰ；MiniDipsplayPort）を含むディスプレイポート、高精細マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ（登録商標）；High Definition Multimedia Interface）、ファイヤワイヤ、又は他のタイプがある。
「実施形態」、「一実施形態」、「幾つかの実施形態」又は「他の実施形態」との明細書中の言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造又は特性が少なくとも一部の実施形態に含まれるが、必ずしも全ての実施形態に含まれるべきではないことを意味する。「実施形態」、「一実施形態」又は「幾つかの実施形態」の様々な出現は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。構成要素、特徴、構造又は特性が含まれ“てよい”又は“得る”（may、might又はcould）と明細書が述べる場合に、その特定の構成要素、特徴、構造又は特性は含まれなければならないわけではない。明細書又は請求項が何らの要素に言及する場合に、それは、その要素がただ１つしか存在しないことを意味するわけではない。明細書又は請求項が“追加の”要素に言及する場合に、それは、その追加の要素が１よりも多いことを除外しない。
更に、特定の特徴、構造、機能又は特性は、１以上の実施形態において何らかの適切な方法において組み合わされてよい。例えば、２つの実施形態に関連する特定の特徴、構造、機能又は特性が相互排他的でないならば、第１の実施形態は第２の実施形態と組み合わされてよい。
本開示はその具体的な実施形態に関連して記載されてきたが、そのような実施形態の多くの代替、変更及び変形は、上記の説明を鑑みて当業者に明らかであろう。例えば、他のメモリアーキテクチャ、例えば、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）が、論じられる実施形態を使用してよい。本開示の実施形態は、全てのそのような代替、変更及び変形を、添付の特許請求の範囲の広範な適用範囲内にあるように包含するよう意図される。
加えて、集積回路（ＩＣ；Integrated Circuit）チップ及び他の構成要素へのよく知られた電力／接地接続は、例示及び議論の簡単のために、且つ、本開示を不明瞭にしないように、提示される図面内に図示されても又はされなくてもよい。更に、配置は、本開示を不明領しないようにブロック図形式において、且つ、そのようなブロック図配置の実施に関する仕様は本開示が実施されるべきプラットフォームに大いに依存する（すなわち、そのような仕様は、十分に当業者の範囲内にある。）という事実を考慮して、図示されてよい。具体的な詳細（例えば、回路）が本開示の例となる実施形態を記載するために説明される場合に、当業者には当然に、本開示は、それらの具体的な詳細によらずに、又はその変形により実施され得る。よって、記載は、限定ではなく例示として考えられるべきである。
以下の例は更なる実施形態に関連する。それらの例における仕様は、１以上の実施形態においてどこでも使用されてよい。ここで記載される装置の全ての任意の特徴はまた、方法又はプロセスに関して実施されてよい。
例えば、装置は、出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、前記出力クロック信号にスペクトラム拡散を提供するようスイッチング波形を生成する第２の回路と、前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記第１の信号及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路とを有する。
一実施形態において、前記発振器は、電圧制御発振器又はデジタル制御発振器のうちの１つである。一実施形態において、前記第１の回路は、前記中心周波数のデジタル表現を前記第１の信号としてのアナログ表現へ変換する第１のデジタル−アナログ変換器を有する。一実施形態において、前記第２の回路は、基準クロック周波数で動作するアップダウンカウンタと、前記アップダウンカウンタへ結合され、前記スイッチング波形を生成する第２のデジタル−アナログ変換器とを有する。一実施形態において、当該装置は、前記アップダウンカウンタへ結合される疑似乱数発生器を更に有し、該疑似乱数発生器は、アップ又はダウン信号を前記アップダウンカウンタへ供給する。一実施形態において、前記アップダウンカウンタは、前記第２のデジタル−アナログ変換器のための三角波を生成する。一実施形態において、前記アップダウンカウンタは、前記第２のデジタル−アナログ変換器のためのランダムウォーク信号を生成する。
一実施形態において、前記第３の回路は、抵抗分割回路と、前記可調な基準信号を供給するよう前記抵抗分割回路の出力を選択的に結合するマルチプレクサとを有する。一実施形態において、当該装置は、前記第２の回路及び前記第３の回路へ結合される第４の回路を更に有し、該第４の回路は、抵抗分割回路と、前記スイッチング波形を供給するよう前記抵抗分割回路の出力を選択的に結合するマルチプレクサとを有する。一実施形態において、当該装置は、前記出力クロック信号を受信するパルス幅変調器を更に有する。一実施形態において、前記発振器は、パルス幅変調発振器のレプリカ発振器である。
他の例では、装置は、出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、スイッチング波形を生成し、前記出力クロック信号のスペクトラムにおいてノッチを引き起こすよう動作する第２の回路と、前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記出力クロック信号の前記中心周波数及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路とを有する。
一実施形態において、前記第１の回路は、基準クロック信号に対して前記出力クロック信号の周波数をカウントし、周波数カウントを周波数コードとして記憶する周波数カウンタと、周波数エラーコードを生成するよう基準周波数コードから前記周波数コードを減じるロジックユニットとを有する。一実施形態において、前記第１の回路は、前記周波数カウンタへ結合され、前記出力クロック信号の周波数を増大させるよう動作するクロック乗算器を更に有する。
一実施形態において、前記クロック乗算器は、前記第１の回路が高速トラックモードにおいて動作するよう動作可能である場合に１よりも大きい係数を前記出力クロック信号の周波数に乗じ、前記第１の回路が前記高速トラックモードと異なる低速トラックモードにおいて動作するよう動作可能である場合に前記出力クロック信号の周波数を不変なままとするよう動作する。一実施形態において、前記第１の回路は、前記第１の回路が高速トラックモードにおいて動作するよう動作可能である場合に１よりも大きい係数により前記周波数カウントをスケーリングする周波数スケーラーを更に有する。一実施形態において、前記スケーラーは、前記第１の回路が前記高速トラックモードと異なる低速トラックモードにおいて動作するよう動作可能である場合に１に等しい係数により前記周波数カウントをスケーリングする。
一実施形態において、当該装置は、前記中心周波数のデジタル表現を前記第１の信号としてのアナログ表現へ変換する第１のデジタル−アナログ変換器と、前記ロジックユニット及び前記第１のデジタル−アナログ変換器へ結合され、前記周波数エラーコードに従って前記中心周波数の前記デジタル表現を調整するＰＩコントローラとを更に有する。
一実施形態において、前記第２の回路は、基準クロック周波数で動作するアップダウンカウンタと、前記アップダウンカウンタの出力においてノッチを引き起こすノッチロジックと、前記アップダウンカウンタへ結合され、該アップダウンカウンタの前記出力に従って前記スイッチング波形を生成する第２のデジタル−アナログ変換器とを有する。一実施形態において、当該装置は、前記アップダウンカウンタへ結合される疑似乱数発生器を有し、該疑似乱数発生器は、アップ又はダウン信号を前記アップダウンカウンタへ供給する。
一実施形態において、前記第３の回路は、抵抗分割回路と、前記可調な基準信号を供給するよう前記抵抗分割回路の出力を選択的に結合するマルチプレクサとを有する。一実施形態において、当該装置は、前記第２の回路及び前記第３の回路へ結合される第４の回路を更に有し、該第４の回路は、抵抗分割回路と、前記スイッチング波形を供給するよう前記抵抗分割回路の出力を選択的に結合するマルチプレクサとを有する。
他の例では、システムは、メモリユニットと、前記メモリユニットへ結合され、複数の集積された電圧レギュレータ、及びスペクトラム拡散コントローラを有するプロセッサとを有し、前記スペクトラム拡散コントローラは、出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、前記出力クロック信号にスペクトラム拡散を提供するようスイッチング波形を生成する第２の回路と、前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記第１の信号及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路とを有する。
一実施形態において、当該システムは、前記プロセッサが他のデバイスと通信することを可能にする無線インターフェースと、表示ユニットとを更に有する。一実施形態において、前記第２の回路は、前記出力クロック信号のスペクトラムにおいてノッチを引き起こすよう動作する。
要約は、読者が技術開示の性質及び要点を確かめることを可能にするよう与えられている。要約は、特許請求の範囲の適用範囲及び意義を制限するために使用されないとの理解の下で提示される。特許請求の範囲は、これによって詳細な説明に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態として自立する。
［優先権の主張］
本願は、２０１３年３月１５日付けで出願された米国特許仮出願第６１／７９９８３３号（名称：Integrated Voltage Regulators）に基づく優先権を主張するものである。なお、当該米国特許出願は、その全文を参照により本願に援用される。
１００ ハイレベル・アーキテクチャ
１０１ スペクトラム拡散基準クロック発生器
２００ 開ループのスペクトラム拡散装置
２０１ 発振器
２０２，３０２ 第１の回路
２０３，３０３ 第２の回路
２０４ 第３の回路
２０５ 第４の回路
２０６ 第１のＤＡＣ
２０９，３１４ アップダウンカウンタ
２１０ 疑似乱数発生器
２１２ 加算器
２１４ アップ／ダウン信号
２１６ スイッチング波形
３００ 閉ループのスペクトラム拡散装置
３０４，６００ 乗算器
３０５ 周波数カウンタ
３０６ ロジックユニット（スケーラー）
３０７ ＰＩコントローラ
３０８ ロジック（加算器）
３１２ 周波数カウント
３１７ ノッチロジック
７００ 可変抵抗器
１６００ コンピュータシステム
１６１０ プロセッサ
１６６０ メモリサブシステム
ＰＬＬ 位相ロックループ
Ｓｗｉｔｃｈ Ｍａｔｒｉｘ スイッチマトリクス
ＶＲ 電圧レギュレータ
ＶＲ Ｃｌｋ 出力クロック信号
ＶＲＣｌｋ＿ｒｅｆ 基準クロック
Ｖｒｅｆ 可調な基準信号

Claims (25)

  1. 出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、
    前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、
    前記出力クロック信号にスペクトラム拡散を提供するようスイッチング波形を生成する第２の回路と、
    前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記第１の信号及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路と
    を有する装置。
  2. 前記発振器は、電圧制御発振器又はデジタル制御発振器のうちの１つである、
    請求項１に記載の装置。
  3. 前記第１の回路は、前記中心周波数のデジタル表現を前記第１の信号としてのアナログ表現へ変換する第１のデジタル−アナログ変換器を有する、
    請求項１に記載の装置。
  4. 前記第２の回路は、
    基準クロック周波数で動作するアップダウンカウンタと、
    前記アップダウンカウンタへ結合され、前記スイッチング波形を生成する第２のデジタル−アナログ変換器と
    を有する、請求項１に記載の装置。
  5. 前記アップダウンカウンタへ結合され、アップ又はダウン信号を前記アップダウンカウンタへ供給する疑似乱数発生器
    を更に有する請求項４に記載の装置。
  6. 前記アップダウンカウンタは、前記第２のデジタル−アナログ変換器のための三角波を生成する、
    請求項４に記載の装置。
  7. 前記アップダウンカウンタは、前記第２のデジタル−アナログ変換器のためのランダムウォーク信号を生成する、
    請求項４に記載の装置。
  8. 前記第３の回路は、
    抵抗分割回路と、
    前記可調な基準信号を供給するよう前記抵抗分割回路の出力を選択的に結合するマルチプレクサと
    を有する、請求項１に記載の装置。
  9. 前記第２の回路及び前記第３の回路へ結合される第４の回路を更に有し、
    前記第４の回路は、
    抵抗分割回路と、
    前記スイッチング波形を供給するよう前記抵抗分割回路の出力を選択的に結合するマルチプレクサと
    を有する、請求項１に記載の装置。
  10. 前記出力クロック信号を受信するパルス幅変調器
    を更に有する請求項１に記載の装置。
  11. 前記発振器は、パルス幅変調発振器のレプリカ発振器である、
    請求項１に記載の装置。
  12. 出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、
    前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、
    スイッチング波形を生成し、前記出力クロック信号のスペクトラムにおいてノッチを引き起こすよう動作する第２の回路と、
    前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記出力クロック信号の前記中心周波数及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路と
    を有する装置。
  13. 前記第１の回路は、
    基準クロック信号に対して前記出力クロック信号の周波数をカウントし、周波数カウントを周波数コードとして記憶する周波数カウンタと、
    周波数エラーコードを生成するよう基準周波数コードから前記周波数コードを減じるロジックユニットと
    を有する、請求項１２に記載の装置。
  14. 前記第１の回路は、
    前記周波数カウンタへ結合され、前記出力クロック信号の周波数を増大させるよう動作するクロック乗算器
    を更に有する、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記クロック乗算器は、前記第１の回路が高速トラックモードにおいて動作するよう動作可能である場合に１よりも大きい係数を前記出力クロック信号の周波数に乗じ、前記第１の回路が前記高速トラックモードと異なる低速トラックモードにおいて動作するよう動作可能である場合に前記出力クロック信号の周波数を不変なままとするよう動作する、
    請求項１４に記載の装置。
  16. 前記第１の回路は、
    前記第１の回路が高速トラックモードにおいて動作するよう動作可能である場合に１よりも大きい係数により前記周波数カウントをスケーリングする周波数スケーラー
    を更に有する、請求項１３に記載の装置。
  17. 前記スケーラーは、前記第１の回路が前記高速トラックモードと異なる低速トラックモードにおいて動作するよう動作可能である場合に１に等しい係数により前記周波数カウントをスケーリングする、
    請求項１６に記載の装置。
  18. 前記中心周波数のデジタル表現を前記第１の信号としてのアナログ表現へ変換する第１のデジタル−アナログ変換器と、
    前記ロジックユニット及び前記第１のデジタル−アナログ変換器へ結合され、前記周波数エラーコードに従って前記中心周波数の前記デジタル表現を調整するＰＩコントローラと
    を更に有する請求項１３に記載の装置。
  19. 前記第２の回路は、
    基準クロック周波数で動作するアップダウンカウンタと、
    前記アップダウンカウンタの出力においてノッチを引き起こすノッチロジックと、
    前記アップダウンカウンタへ結合され、該アップダウンカウンタの前記出力に従って前記スイッチング波形を生成する第２のデジタル−アナログ変換器と
    を有する、請求項１２に記載の装置。
  20. 前記アップダウンカウンタへ結合され、アップ又はダウン信号を前記アップダウンカウンタへ供給する疑似乱数発生器
    を更に有する請求項１９に記載の装置。
  21. 前記第３の回路は、
    抵抗分割回路と、
    前記可調な基準信号を供給するよう前記抵抗分割回路の出力を選択的に結合するマルチプレクサと
    を有する、請求項１２に記載の装置。
  22. 前記第２の回路及び前記第３の回路へ結合される第４の回路を更に有し、
    前記第４の回路は、
    抵抗分割回路と、
    前記スイッチング波形を供給するよう前記抵抗分割回路の出力を選択的に結合するマルチプレクサと
    を有する、請求項１２に記載の装置。
  23. メモリユニットと、
    前記メモリユニットへ結合され、複数の集積された電圧レギュレータ、及びスペクトラム拡散コントローラを有するプロセッサと
    を有し、
    前記スペクトラム拡散コントローラは、
    出力クロック信号を生成し、可調な基準信号を受信して前記出力クロック信号の周波数を調整する発振器と、
    前記出力クロック信号の中心周波数を示す第１の信号を供給する第１の回路と、
    前記出力クロック信号にスペクトラム拡散を提供するようスイッチング波形を生成する第２の回路と、
    前記第１の回路及び前記第２の回路へ結合され、前記第１の信号及び前記スイッチング波形に従って前記可調な基準信号を供給する第３の回路と
    を有する、システム。
  24. 前記プロセッサが他のデバイスと通信することを可能にする無線インターフェースと、
    表示ユニットと
    を更に有する請求項２３に記載のシステム。
  25. 前記第２の回路は、前記出力クロック信号のスペクトラムにおいてノッチを引き起こすよう動作する、
    請求項２３に記載のシステム。
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