JP2016201806A - チャージポンプのノード電圧レベルを安定させるシステムおよび方法 - Google Patents

チャージポンプのノード電圧レベルを安定させるシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】位相ロックループ回路内のチャージポンプのノード電圧レベルを安定させるシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】位相ロックループ100内のチャージポンプ130は、第1の電圧源(VDD)101と第2の電圧源(VSS)103とを有する。第1の電圧源101は、第1の電流源102を介して第1のドレインノード(Vp)108を有する。第2のドレインノード(Vn)110は、第2の電流源104を介して第2の電圧源103に結合される。電圧追跡回路113は、第1のドレインノード108と第2のドレインノード110とに結合され、ドレインノード108、110における電圧を安定させるために、チャージポンプ130の出力電圧(Vtune)116がフィードバックされる。チャージポンプ130の出力電圧116は、第1のスイッチ(S1)120と第2のスイッチ(S2)122との間のノードから出力される。
【選択図】図1

Description

本開示は、一般にチャージポンプのノード電圧レベルを安定させることに関する。
技術の進歩により、コンピューティングデバイスは、より小型でより強力になった。たとえば、現在、小型で、軽量で、ユーザが容易に持ち運べる、ポータブルワイヤレス電話、携帯情報端末(PDA)、およびページングデバイスなど、ワイヤレスコンピューティングデバイスを含む、様々なポータブルパーソナルコンピューティングデバイスが存在する。より具体的には、セルラー電話およびインターネットプロトコル(IP)電話などのポータブルワイヤレス電話は、ワイヤレスネットワークを介して音声およびデータパケットを通信することができる。さらに、多くのそのようなワイヤレス電話は、その中に組み込まれた他のタイプのデバイスを含む。たとえば、ワイヤレス電話は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルレコーダ、およびオーディオファイルプレーヤをも含むことができる。また、そのようなワイヤレス電話は、インターネットにアクセスするために使用され得る、ウェブブラウザアプリケーションなど、ソフトウェアアプリケーションを含む、実行可能な命令を処理することができる。したがって、これらのワイヤレス電話はかなりの計算能力を含むことができる。
ワイヤレス電話および他の電子デバイス内の回路は、それの位相、周波数、またはその両方が入力信号(たとえば、クロック信号)に「ロック」される出力信号を生成する位相ロックループ(PLL:phase-locked loop)を含み得る。たとえば、位相ロックループは、チャージポンプに応答する電圧制御発振器(VCO:voltage controlled oscillator)を含み得る。位相検出器は、充電経路と放電経路とを切り替えることによって、チャージポンプに、所望の同調範囲内でVCOに与えられる同調電圧を変化させる、「アップ」信号および「ダウン」信号を使用してチャージポンプを制御し得る。しかしながら、設計者は、モバイルデバイスのバッテリー寿命を増加させるために電源電圧を低減するので、チャージポンプのトランジスタは十分なヘッドルームを有しないことがある(すなわち深く飽和されないことがある)。したがって、同調電圧を生成するために使用されるオン経路とオフ経路とが不整合させられるような「不整合」が生じ、同調電圧への「電荷共有」および注入効果をもたらすことがある。不整合は、チャージポンプへの電流を増加させるように、またはVCOの同調範囲を変更するように設計者に促すことがある。しかしながら、これらの手法は、電力消費を増加させるか、またはモバイルデバイスの性能を低減することがある。
PLLの全体的な性能および信頼性は、それのチャージポンプにおける不整合電流の影響を受けることがある。たとえば、電流源が、ドレインノードを介してチャージポンプの第1の経路に電流を与え、次いで、ドレインノードを介して第2の経路に電流を与えるために切り替わると、チャージポンプ中のトランジスタのための十分なヘッドルームがない場合、ドレインノード電圧は切換えプロセス中に変化する。電源電圧が低くなると、チャージポンプ中のトランジスタのためのヘッドルームが減少する。チャージポンプ中のトランジスタヘッドルームの低減により、ドレインノードの電圧は電流経路切替え中に著しく変化することがある。この電圧変化の増加は、PLLの電圧制御発振器(VCO)に供給される同調電圧に対する電荷共有および注入の増加を引き起こす。次に、これは、チャージポンプ不整合電流(たとえば、VCOを供給するキャパシタを充電する電流の量対キャパシタを放電する電流の量)を増加させる。
PLL内のチャージポンプなど、チャージポンプのドレインノード電圧を追跡し、安定させるためのシステムおよび方法を開示する。追跡回路が、PLL中の電圧制御発振器(VCO)に供給される同調電圧を追跡し得る。同調電圧は、追跡回路に関連するトランジスタのゲートにおいて追跡され得る。追跡中に、同調電圧が増加する(および第1の電源電圧に近づく)につれて、第1の追跡回路に関連するn形金属酸化物半導体(NMOS: n-type metal oxide semiconductor)トランジスタがオンになる。さらに、同調電圧が減少する(および第2の電源電圧に近づく)につれて、第2の追跡回路に関連するp形金属酸化物半導体(PMOS:p-type metal oxide semiconductor)トランジスタがオンになる。第1の追跡回路に関連するNMOSトランジスタがオンになったとき、同調電圧の値は、チャージポンプのPMOS部に関連する電流源のドレインノードの電圧を安定させるために追跡される。第2の追跡回路に関連するPMOSトランジスタがオンになったとき、同調電圧の値は、チャージポンプのNMOS部に関連する電流源のドレインノードの電圧を安定させるために追跡される。動作中に、それぞれのドレインノードの電圧は、切換え中に(たとえば同調電圧の値において)安定させられ、それにより、PLLのチャージポンプにおける電荷共有および注入問題が低減する。
特定の実施形態では、回路が、第1の電流源とキャパシタとに結合された充電電流経路を含む。充電電流経路は第1の電流源のドレインノードを含む。回路はまた、第2の電流源とキャパシタとに結合された放電電流経路を含む。放電電流経路は第2の電流源のドレインノードを含む。回路は、第1の電流源のドレインノードに結合された第1の追跡回路と、第2の電流源のドレインノードに結合された第2の追跡回路とをさらに含む。第1の追跡回路は、同調電圧信号に応答して第1の電流源のドレインノードの電圧レベルを安定させるために選択的に変更される。第2の追跡回路は、同調電圧信号に応答して第2の電流源のドレインノードの電圧レベルを安定させるために選択的に変更される。
別の特定の実施形態では、回路が、第1の電流源とキャパシタとに結合された充電電流経路を含む。充電電流経路は第1の電流源のドレインノードを含む。回路はまた、第2の電流源とキャパシタとに結合された放電電流経路を含む。放電電流経路は第2の電流源のドレインノードを含む。回路は、同調電圧を追跡することと、第1の電流源のドレインノードと第2の電流源のドレインノードとを安定させることとを行うための手段をさらに含む。
別の特定の実施形態では、方法が、チャージポンプの第1の電源の第1のドレインノードに結合された第1の回路において同調電圧を追跡することを含む。本方法はまた、チャージポンプの第2の電源の第2のドレインノードに結合された第2の回路において同調電圧を追跡することを含む。本方法は、同調電圧に応答して第1のドレインノードの第1の電圧と第2のドレインノードの第2の電圧とを安定させることをさらに含む。
開示する実施形態のうちの少なくとも1つによって与えられる1つの特定の利点は、チャージポンプに印加されている電源電圧の低減によって生じるチャージポンプ不整合電流を減少させる能力である。本開示の他の態様、利点、および特徴は、図面の簡単な説明、発明を実施するための形態、および特許請求の範囲のセクションを含む、本明細書全体を検討すれば明らかになろう。
電圧追跡回路を有するチャージポンプを含む位相ロックループの特定の例示的な実施形態のブロック図。 図1のチャージポンプおよび電圧追跡回路の特定の例示的な実施形態の回路図。 図1および図2の回路などのチャージポンプ回路のノード電圧レベルを安定させる方法の特定の実施形態を示すフローチャート。 チャージポンプのノード電圧を安定させるように動作可能な追跡回路を含むワイヤレス通信デバイスのブロック図。 チャージポンプのノード電圧を安定させるように動作可能な追跡回路を含む電子デバイスを製造するための製造プロセスの特定の例示的な実施形態のデータフロー図。
図1を参照すると、位相ロックループ100の特定の実施形態が示されている。位相ロックループ100は、電圧制御発振器(VCO)140に結合されたチャージポンプ(電荷ポンプ)(charge pump)130を含む。電圧制御発振器140の出力(Fvco)150がチャージポンプ130の入力に与えられ、フィードバック経路を形成する。チャージポンプ130はPMOS部とNMOS部とを有する。チャージポンプ130は、同調電圧(Vtune)116を生成するように構成され得る。同調電圧(Vtune)116は、チャージポンプ130によって出力され、低域ループフィルタ117を介してVCO140に与えられる。電圧制御発振器140は低域フィルタ117の出力に応答する。電圧制御発振器140は、電圧源(VDD)によって供給され、トランジスタ142と、複数の直列に結合されたインバータ144、146、および148とを含む。
チャージポンプ130は、第1の電圧源(VDD)101と第2の電圧源(VSS)103とを有する。たとえば、第1の電圧源(VDD)101は正の電源電圧であり得、第2の電圧源(VSS)103は負の電源電圧値または接地であり得る。第1の電流源102が第1の電圧源(VDD)101に結合され、第1のドレインノード(Vp)108を有する。第2の電流源104が第2のドレインノード(Vn)110を有し、第2の電圧源(VSS)103に結合される。チャージポンプ130はまた、電圧追跡回路113を含む。電圧追跡回路113は、第1のドレインノード(Vp)108と第2のドレインノード(Vn)110とに結合される。電圧追跡回路113は、ドレインノード108、110における電圧を安定させるために、同調電圧(Vtune)116を第1のドレインノード(Vp)108および第2のドレインノード(Vn)110まで選択的に追跡する。チャージポンプ130は、第1のスイッチ(S1)120と、第2のスイッチ(S2)122と、第3のスイッチ(S3)124と、第4のスイッチ(S4)126とを含む複数のスイッチを含む。スイッチS1 120〜S4 126はアップ信号またはダウン信号に応答する。たとえば、第1のスイッチ(S1)120はアップ信号に応答し、第2のスイッチ(S2)122はダウン信号に応答する。第3のスイッチ(S3)124はアップバー(upb:up bar)入力に応答し、第4のスイッチ(S4)126はダウンバー(downb:down bar)入力に応答する。アップバー(upb)入力はアップ信号の反対であり、ダウンバー入力はダウン信号の反対である。チャージポンプ130の出力(すなわち、Vtune116)は、第1のスイッチ(S1)120と第2のスイッチ(S2)122との間のノードから与えられる。
充電電流経路(charging current path)が第1の電流源102に結合されるか、またはそれを含み、第1の電流源102の第1のドレインノード(Vp)108を含む。放電電流経路(discharge current path)が第2の電流源104に結合されるか、またはそれを含む。放電電流経路は第2の電流源104の第2のドレインノード(Vn)110を含む。充電経路は、チャージポンプ130の出力に結合されたキャパシタ(図1に図示せず)を充電するために電流を与える。放電電流経路は、キャパシタ(図示せず)が放電経路を介して電流を放電することを可能にする。
充電経路および放電経路の動作はアップ信号およびダウン信号に応答する。たとえば、充電経路がアクティブであるとき、アップ信号はオンであり、ダウン信号はオフである。この状況では、第1のスイッチ(S1)120は閉じており、第4のスイッチ(S4)126も閉じている。第1のスイッチ(S1)120が閉じている場合、電流が第1の電流源102からチャージポンプ130の出力を介して、充電されるべきキャパシタに流れる。チャージポンプ130のダウンサイクル中に、第2のスイッチ(S2)122は閉じており、第3のスイッチ(S3)124は閉じている。放電経路が有効である場合、キャパシタからの電荷が第2のスイッチ(S2)122を通って流れ、第2の電流源104によって第2の電圧源(VSS)103に排出される。
例示的な実施形態では、PLL100がロックされたとき、「オン」経路と「オフ」経路は切替え中に交互にオンにされる。図示のように、「オン」経路は、第1のスイッチ(S1)120と第4のスイッチ(S4)126とを含む。「オフ」経路は、第2のスイッチ(S2)122と第3のスイッチ(S3)124とを含む。
図示のように、「オン」経路がアクティブであるとき、第1のスイッチ(S1)120が閉じる。第1の電流源102は、電流充電経路と第1のスイッチ(S1)120とを通って流れる電流を与え、チャージポンプ130の出力同調電圧(Vtune)116に結合されたキャパシタ(図示せず)を充電する。「オン」経路がアクティブであるとき、「オフ」経路は非アクティブになり、第3のスイッチ(S3)124が開く。
図示のように、「オフ」経路がアクティブであるとき、第2のスイッチ(S2)122が閉じる。第2の電流源104は、チャージポンプ130の出力同調電圧(Vtune)116に結合されたキャパシタ(図示せず)から第2のスイッチ(S2)122を通って流れる電流を、放電電流経路を介して第2の電圧源(VSS)103に与える。「オフ」経路がアクティブであるとき、「オン」経路は非アクティブになり、第4のスイッチ(S4)126が開く。
図示のように、「オフ」経路がアクティブであるとき、第3のスイッチ(S3)124が閉じる。第1の電流源102は、第3のスイッチ(S3)124を通って流れる電流を第2の電圧源(VSS)に与える。「オフ」経路がアクティブであるとき、「オン」経路は非アクティブになり、第1のスイッチ(S1)120が開く。
図示のように、「オン」経路がアクティブであるとき、第4のスイッチ(S4)126が閉じる。第2の電流源104は、第1の電圧源(VDD)101から第4のスイッチ(S4)126を通って流れる電流を第2の電圧源(VSS)103に与える。「オン」経路がアクティブであるとき、「オフ」経路は非アクティブになり、第2のスイッチ(S2)122が開く。
PLL100がロックされたとき、アクティブな「オン」経路と「オフ」経路との間の切替えは、チャージポンプ130中のトランジスタのための十分なヘッドルームがない場合、第1の電流源102の第1のドレインノード(Vp)108上の電圧を変化させることができ、第2の電流源104の第2のドレインノード(Vn)110上の電圧を変化させることができる。電圧追跡回路113は、同調電圧信号(timing voltage signal)(Vtune)116に応答し、同調電圧(Vtune)116に等価なまたはそれに基づく電圧で第1の電流源102の第1のドレインノード(Vp)108の電圧を安定させ、同調電圧(Vtune)116に等価なまたはそれに基づく電圧で第2の電流源104の第2のドレインノード(Vn)110の電圧を安定させる。同調電圧(Vtune)116を第1の電圧追跡回路のNMOSトランジスタ(図示せず)に印加することと、NMOSトランジスタから電流をシンクすることと、NMOSトランジスタのドレイン電圧を第1の電圧追跡回路のPMOSトランジスタ(図示せず)に印加することとによって、同調電圧が高いときに安定化が生じることがある。NMOSトランジスタの両端間の電圧降下は、第1の電流源102の第1のドレインノード108の電圧が、同調電圧(Vtune)116−NMOSトランジスタの両端間の電圧降下+PMOSトランジスタの両端間の電圧利得に等しい(またはほぼ等しい)(すなわちVtune−Vdrop+Vgain=Vtune)ように、PMOSトランジスタの両端間の電圧利得に等価である(またはそれと同様である)。代替的に、同調電圧(Vtune)116を第2の電圧追跡回路のPMOSトランジスタ(図示せず)に印加することと、PMOSトランジスタから電流を供給することと、PMOSトランジスタのドレイン電圧を第2の電圧追跡回路のNMOSトランジスタ(図示せず)に印加することとによって、同調電圧が低いときに安定化が生じることがある。PMOSトランジスタの両端間の電圧利得は、第2の電流源104の第2のドレインノード110が、同調電圧(Vtune)116+PMOSトランジスタの両端間の電圧利得−NMOSトランジスタの両端間の電圧降下に等しい(またはほぼ等しい)(すなわちVtune+Vgain−Vdrop=Vtune)ように、NMOSトランジスタの両端間の電圧降下に等価である(またはそれと同様である)。その結果、「オン」経路と「オフ」経路との間の切替え中に、第1のドレインノード(Vp)108における電圧変化および第2のドレインノード(Vn)110における電圧変化は、同調電圧信号(Vtune)116に応答する電圧レベルで安定させられた結果としてかなり低減され得る。
同調電圧信号(Vtune)116に応答して、第1の電流源102の第1のドレインノード(Vp)108の電圧レベルを安定させるために、電圧追跡回路113の第1の追跡回路(図示せず)が選択的に変更される。同様に、同調電圧信号(Vtune)116に応答して、第2の電流源104の第2のドレインノード(Vn)110の電圧レベルを安定させるために、電圧追跡回路113の第2の追跡回路(図示せず)が選択的に変更される。
切替え中に第1のドレインノード(Vp)108の電圧レベルと第2のドレインノード(Vn)110の電圧レベルとを安定させることは、チャージポンプ130の出力同調電圧(Vtune)116への電荷共有および注入効果を減少させ得ることを諒解されよう。切換え中に電荷共有および注入効果を減少させることは不整合電流を減少させ得る。すなわち、アップサイクル中の同調電圧(Vtune)116に関連するキャパシタの充電の量は、ダウンサイクル中の同調電圧(Vtune)116に関連するキャパシタの放電の量に等しくなり得、それにより、雑音が減少するか、またはPLL出力100中の電圧範囲の増加が可能になり得る。
図2を参照すると、回路200の特定の実施形態が示されている。回路200は、図1の位相ロックループ100のチャージポンプ130の特定の実装形態を含む。回路200は、第1の電圧源(VDD)201と第2の電圧源(VSS)203とを有する。第1の電圧源(VDD)201は、第1のドレインノード(Vp)208を有する第1の電流源202を供給する。第2の電流源204が第2の電圧源(VSS)203に結合され、第2のドレインノード(Vn)210に結合される。充電電流経路205が第1の電流源202と代表的なキャパシタ206とに結合される。充電電流経路205は第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208を含む。回路200は、第2の電流源204とキャパシタ206とに結合された放電電流経路207を含む。放電電流経路207は第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210を含む。特定の実施形態では、充電電流経路205は第1のトランジスタ(T1)220を含み、放電電流経路207は第2のトランジスタ(T2)222を含む。第1のトランジスタ(T1)220と第2のトランジスタ(T2)222とは実質的に反対の(逆の)(opposite)特性を有し得る。たとえば、図示のように、第1のトランジスタ(T1)220はPMOSトランジスタであり得、第2のトランジスタ(T2)222はNMOSトランジスタであり得る。代替的に、相補型回路では、第1のトランジスタ(T1)220はNMOSトランジスタであり得、第2のトランジスタ(T2)222はPMOSトランジスタであり得る。
回路200は、第1の追跡回路212と第2の追跡回路214とを含む。第1の追跡回路212は第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208に結合される。第2の追跡回路214は第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210に結合される。第1の追跡回路212は、同調電圧(Vtune)216に応答し、NMOSトランジスタ(Tn1)234とNMOSトランジスタ(Tn2)238とを含み得る。NMOSトランジスタ(Tn1)234は、それのゲートにおいて同調電圧(Vtune)216を受信する。第1の追跡回路212はまた、第3のトランジスタ(T3)230を含む。NMOSトランジスタ(Tn1)234とNMOSトランジスタ(Tn2)238との間に内部ノード(vcp)242が配置される。内部ノード(vcp)242は第3のトランジスタ(T3)230のゲートに結合される。第3のトランジスタ(T3)230は第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208に結合される。第3のトランジスタ(T3)230はまた、第2の電圧源(VSS)203に結合されたトランジスタ(T5)224に結合される。第1の追跡回路212は、トランジスタ(T7)250を介して第1の電源電圧(VDD)201に応答する入力(すなわちトランジスタ(Tn2)238への入力)を有する。
第2の追跡回路214は、PMOSトランジスタ(Tp1)240とPMOSトランジスタ(Tp2)236とを含む。トランジスタ(Tp2)236は、同調電圧(Vtune)216を受信するゲートを有する。第2の追跡回路214は、図示のように、第1の電圧源(VDD)201に結合されたPMOSトランジスタ246と、第2の電圧源(VSS)203に結合されたNMOSトランジスタ248とを含む回路に応答する。トランジスタ248は、トランジスタ(T7)250の出力に結合されたゲートを有する。したがって、トランジスタ248はトランジスタ(T7)250の出力を受信し、第1の電圧追跡回路212のNMOSトランジスタ(Tn2)238もトランジスタ(T7)250の出力を受信する。第2の追跡回路214はまた、第4のトランジスタ(T4)232を含む。第4のトランジスタ(T4)232は第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210に結合される。第4のトランジスタ(T4)232はまた、第1の電圧源(VDD)201に結合されたトランジスタ(T6)226に結合される。
第1の追跡回路212は第3のトランジスタ(T3)230によって第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208に結合される。第3のトランジスタ(T3)230と第1のトランジスタ(T1)220とは実質的に同様の(似た)(similar)特性を有する。たとえば、第1のトランジスタ(T1)220と第3のトランジスタ(T3)230とは両方ともPMOSトランジスタであり得る。第2の追跡回路214は第4のトランジスタ(T4)232によって第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210に結合される。第4のトランジスタ(T4)232と第2のトランジスタ(T2)222とは実質的に同様の特性を有する。たとえば、第2のトランジスタ(T2)222と第4のトランジスタ(T4)232とは両方ともNMOSトランジスタであり得る。動作中に、第1の追跡回路212および第2の追跡回路214は、同調電圧(Vtune)216に基づいて第1の電流源202および第2の電流源204のそれぞれのドレインノード208および210を等化する(equalize)。追跡回路(tracking circuit)212、214は、同調電圧(Vtune)216が電源電圧の1/2に近いとき、オフであるか、または電流をほとんど与えない。たとえば、同調電圧(Vtune)216が第1の電源電圧(VDD)201の1/2に近い(たとえばVSSが接地であるときにVDDとVSSとの間である)とき、追跡回路212および214は、第1のドレインノード208または第2のドレインノード210に影響を及ぼさない(たとえばそれらに電流または電圧を与えない)。
同調電圧(Vtune)216が第1の電圧源(VDD)201に近づいたとき、第1の追跡回路212は、第1のドレインノード(Vp)208の電圧レベルを安定させるために、同調電圧216(Vtune)を第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208まで追跡する。したがって、第1の追跡回路212は、同調電圧信号(Vtune)216に応答して第1のドレインノード(Vp)208の電圧レベルを安定させるために選択的に変更されるように構成される。同様に、同調電圧(Vtune)216が第2の電源電圧(VSS)203に近づいたとき、第2の追跡回路214は、第2のドレインノード(Vn)210の電圧レベルを安定させるために変更されるように、同調電圧216(Vtune)を第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210まで追跡する。したがって、第2の追跡回路214は、同調電圧(Vtune)216に応答し、第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210の電圧レベルを安定させるために選択的に変更される。特定の実施形態では、第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208の電圧レベルは、第3のトランジスタ(T3)230の動作を飽和動作領域に保つことによって安定させられる。たとえば、キャパシタ206の充電サイクル中に、同調電圧(Vtune)216が増加するにつれて、第1の追跡回路212は、第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208の電圧レベルを安定させるために第3のトランジスタ(T3)230の動作を飽和領域(saturation region)に入れることがある。放電サイクル中に、キャパシタ206が放電電流経路によって放電されたとき、第2の追跡回路214は、第4のトランジスタ(T4)232の動作を飽和動作領域(a saturation region of operation)に入れることによって第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210を安定させ得る。
したがって、回路200は、同調電圧(Vtune)216を生成するように構成されたチャージポンプを含み得るか、またはその一部であり得る。チャージポンプは、キャパシタ206に結合された充電電流経路205とキャパシタ206に結合された放電電流経路207の両方を有し得る。回路200は、同調電圧信号(Vtune)216に応答してそれぞれのドレインノード208、210の電圧レベルを安定させるために選択的に変更される第1の電圧追跡回路212と第2の電圧追跡回路214とを含む。
動作中に、第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208と第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210とを安定させることによって、第1のトランジスタ(T1)220の動作および第2のトランジスタ(T2)222の動作は飽和動作領域に保たれる。第1のトランジスタ(T1)220の動作および第2のトランジスタ(T2)222の動作が飽和動作領域に保たれたとき、電流はトランジスタを通ってより容易に流れ得、それにより、「オン」経路がアクティブであるときにキャパシタ(206)を充電する電流の量を、「オフ」経路がアクティブであるときにキャパシタ(206)から放電する電流の量と等化し得る。
例示的な実施形態では、第1の追跡回路212は、第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208を安定させるために同調電圧信号(Vtune)216を追跡するように動作する。たとえば、同調電圧(Vtune)216が高い場合、(第1のトランジスタ(T1)220と、第5のトランジスタ(T5)と、第1のドレインノード(Vp)208とを含む)チャージポンプのPMOS部はより少ないヘッドルームを有し得る。このシナリオでは、第1の追跡回路212は第1のドレインノード(Vp)208上の電圧を安定させる。
たとえば、高い同調電圧(Vtune)216は、NMOSトランジスタ(Tn1)234をアクティブにするために、第1の追跡回路212のNMOSトランジスタ(Tn1)234のゲートに印加される。NMOSトランジスタ(T7)250は、図2に示すようにドレインゲート結合により、電流を第1の電圧源201(VDD)から第2の電圧源(VSS)203にシンクする。NMOSトランジスタ(Tn2)238は、NMOSトランジスタ(T7)250からの電流をミラーリングし、ミラーリングされた電流をノード242(vcp)から第2の電源電圧(VSS)203にシンクする。これにより、ノード(vcp)242の電圧レベルは、ほぼ同調電圧(Vtune)216の値−NMOSトランジスタ(Tn1)234に関連するしきい値電圧降下になる。同様に、NMOSトランジスタ(Tn2)238を通るミラー電流により、第1のドレインノード(Vp)208における電圧レベルは、ぼぼノード(vcp)242の電圧レベルの値+PMOSトランジスタである第3のトランジスタ(T3)230のしきい値電圧に関連する電圧利得になる。第1のドレインノード(Vp)208における電圧は、同調電圧(Vtune)216を追跡し、したがって第1のトランジスタ(T1)220のドレインにおける電圧を追跡する。ほぼ同調電圧(Vtune)216の値において第1のドレインノード(Vp)208の電圧レベルを安定させることによって、第1のトランジスタ(T1)220と第3のトランジスタ(T3)230の両方の動作は飽和動作領域中にある。その結果、第1のトランジスタ(T1)220と第3のトランジスタ(T3)230の両方の動作が深く飽和されるので、「オン」経路と「オフ」経路との間の切替え中に不整合電流が低減される。
特定の実施形態では、同調電圧(Vtune)216が高い場合、(第2のトランジスタ(T2)222と、第6のトランジスタ(T6)226と、第2のドレインノード(Vn)210とを含む)チャージポンプのNMOS部は動作のためのより多いヘッドルームを有する。これにより、同調電圧(Vtune)216が高い電圧であるとき、「オン」経路と「オフ」経路との間の切替え中に不整合電流の量を低減するために第2のドレインノード(Vn)210の電圧を追跡する必要がなくなる。たとえば、第2の追跡回路214のPMOSトランジスタ(Tp2)236のゲートに印加された高い同調電圧(Vtune)216がPMOSトランジスタ(Tp2)236をオフにする。したがって、第2の追跡回路214のNMOSトランジスタ(T4)はスイッチとして動作し得、第2の追跡回路214による第2のドレインノード(Vn)210への影響がまったくまたはほとんどないことがある。
例示的な実施形態では、第2の追跡回路214は、同調電圧信号216(Vtune)を第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210まで追跡するように動作する。たとえば、同調電圧(Vtune)216が低い場合、(第2のトランジスタ(T2)222と、第6のトランジスタ(T6)226と、第2のドレインノード(Vn)210とを含む)チャージポンプのNMOS部はより少ないヘッドルームを有する。このシナリオでは、第2の追跡回路214は第2のドレインノード(Vn)210上の電圧を安定させる。
たとえば、低い同調電圧(Vtune)216は、PMOSトランジスタ(Tp2)236をアクティブにするために、第2の追跡回路214のPMOSトランジスタ(Tp2)236のゲートに印加される。PMOSトランジスタ246は、図2に示すようにドレインゲート結合により、NMOSトランジスタ248のソースから第1の電圧源(VDD)201に電流を供給する。PMOSトランジスタ(Tp1)240はPMOSトランジスタ246の電流をミラーリングし、ミラーリングされた電流をノード244(vcn)から第1の電源電圧(VDD)201に供給する。これにより、ノード(vcn)244の電圧レベルは、ほぼ同調電圧(Vtune)216の値+PMOSトランジスタ(Tp2)236のしきい値電圧に関連する電圧利得になる。同様に、PMOSトランジスタ(Tp1)240を通るミラー電流により、第2のドレインノード(Vn)210における電圧レベルは、ぼぼノード(vcn)244の電圧レベルの値+NMOSトランジスタである第4のトランジスタ(T4)232に関連するしきい値電圧降下になる。第2のドレインノード(Vn)210における電圧は、次に同調電圧(Vtune)216を追跡し、したがって第2のトランジスタ(T2)222のソースにおける電圧を追跡する。ほぼ同調電圧(Vtune)216の値において第2のドレインノード(Vn)210の電圧レベルを安定させることによって、第2のトランジスタ(T2)222と第4のトランジスタ(T4)232の両方の動作は飽和動作領域中にある。その結果、第2のトランジスタ(T2)222と第4のトランジスタ(T4)232の両方の動作が深く飽和されるので、「オン」経路と「オフ」経路との間の切替え中に不整合電流が低減される。
特定の実施形態では、同調電圧(Vtune)216が低い場合、(第1のトランジスタ(T1)220と、第5のトランジスタ(T5)と、第1のドレインノード(Vp)208とを含む)チャージポンプのPMOS部は動作のためのより多いヘッドルームを有する。これにより、同調電圧(Vtune)216が低い電圧であるとき、「オン」経路と「オフ」経路との間の切替え中に不整合電流の量を低減するために第1のドレインノード(Vp)208の電圧を追跡する必要がなくなる。たとえば、第1の追跡回路212のNMOSトランジスタ(Tn1)234のゲートに印加された低い同調電圧(Vtune)216がNMOSトランジスタ(Tn1)234をオフにする。したがって、第1の追跡回路212のPMOSトランジスタ(T3)230はスイッチとして動作し得、第1の追跡回路212による第1のドレインノード(Vp)208への影響がまったくまたはほとんどないことがある。
例示的な実施形態では、同調電圧(Vtune)216が第1の電圧源(VDD)201の1/2に近い(すなわち中間同調電圧)とき、追跡回路212、214はオフである。この中間同調電圧(Vtune)216では、チャージポンプのNMOS部とPMOS部の両方はより大きいヘッドルームを有する。このシナリオでは、第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208上の電圧および第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210の電圧は、「オン」経路と「オフ」経路との間の切替え中に最小の電圧変化を受ける。したがって、追跡回路212、214は、充電/放電サイクルのこの部分中に第1のドレインノード(Vp)208と第2のドレインノード(Vn)210との電圧レベルを安定させる必要がない。
たとえば、中間同調電圧(Vtune)216は、第1の追跡回路212のNMOSトランジスタ(Tn1)234のゲートに印加される。中間同調電圧(Vtune)216はNMOSトランジスタ(Tn1)234をオフにし、第3のPMOSトランジスタ(T3)230は応答中にスイッチとして動作する。中間同調電圧(Vtune)216レベルは、第2の追跡回路214のPMOSトランジスタ(Tp2)236のゲートにも印加される。中間同調電圧(Vtune)216はPMOSトランジスタ(Tp2)236をオフにし、第4のNMOSトランジスタ(T4)は応答中にスイッチとして動作する。
第1の追跡回路212は、「オン」経路がアクティブであるときのほぼ同調電圧(Vtune)216の値と、「オフ」経路がアクティブであるときの第2の電圧源(VSS)203の値との間で第1のドレインノード(Vp)208の電圧レベルが変化するのを防ぎ得ることを諒解されよう。また、第2の追跡回路214は、「オフ」経路がアクティブであるときのほぼ同調電圧信号(Vtune)216の値と、「オン」経路がアクティブであるときの第1の電源電圧(VDD)201との間で第2のドレインノード(Vn)210の電圧レベルが変化するのを防ぎ得ることを諒解されよう。
切替え中に第1のドレインノード(Vp)208の電圧レベルと第2のドレインノード(Vn)210の電圧レベルとを安定させることはチャージポンプの電荷共有および注入効果を減少させ得ることを諒解されよう。また、切替え中に電荷共有および注入を減少させることは不整合電流を減少させ得ることを諒解されよう。すなわち、「オン」経路がアクティブであるときにキャパシタ206を充電する電流の量は、「オフ」経路がアクティブであるときにキャパシタ206を放電する電流の量に等しくなり得、それによりPLL出力上の雑音が減少し得る。
また、第1のドレインノード(Vp)208の電圧レベルを安定させることは、アクティブな「オン」経路とアクティブな「オフ」経路との間の切替え中に、第1のトランジスタ(T1)220と第3のトランジスタ(T3)230との動作を深飽和動作領域に保ち得ることを諒解されよう。さらに、第2のドレインノード(Vn)210の電圧レベルを安定させることは、アクティブな「オン」経路とアクティブな「オフ」経路との間の切替え中に、第2のトランジスタ(T2)222と第4のトランジスタ(T4)232との動作を深飽和動作領域に保ち得ることを諒解されよう。
図3を参照すると、回路を動作させる方法300の特定の実施形態が示されている。たとえば、回路は図1のPLL100または図2の回路200であり得る。方法300は、310において、チャージポンプの第1の電源の第1のドレインノードにおいて同調電圧信号を追跡することを含む。たとえば、図2では、第1の電圧追跡回路212は、チャージポンプの第1の電流源202の第1のドレインノード(Vp)208において同調電圧信号(Vtune)216を追跡し得る。方法300は、320において、チャージポンプの第2の電源の第2のドレインノードにおいて同調電圧信号を追跡することをさらに含む。たとえば、図2では、第2の電圧追跡回路214は、チャージポンプの第2の電流源204の第2のドレインノード(Vn)210において同調電圧信号(Vtune)216を追跡し得る。
方法300は、330において、同調電圧信号に応答して、第1のドレインノードの電圧を安定させることと、第2のドレインノードの電圧を安定させることとをさらに含む。第1のドレインノードおよび第2のドレインノードは、第1および第2のトランジスタの動作を飽和動作領域に保つことによって安定させられ得る。たとえば、図2では、第1の電圧追跡回路212は、第3のトランジスタ(T3)230の動作を飽和状態に保つことによって第1のドレインノード(Vp)208を安定させ得、第2の電圧追跡回路214は、第4のトランジスタ(T4)232の動作を飽和状態に保つことによって、同調電圧信号(Vtune)216の変化に応答して第2のノード(Vn)210を安定させ得る。
方法300は、340において、同調電圧信号が電源電圧信号の1/2に近いかどうかを判断することをさらに含む。同調電圧信号が電源電圧信号の1/2に近いとき、350において、同調電圧信号を追跡しない。たとえば、図2では、同調電圧信号(Vtune)216が電源電圧(VDD)201の1/2であるか、または第1の電源電圧(VDD)201と第2の電源電圧(VSS)203の中間であるとき、第1の追跡回路212および第2の追跡回路214は、それぞれ第1のドレインノード208および第2のドレインノード210に電流を与えないか、またはそれらにごくわずかな電流しか与えない。
同調電圧信号が電源電圧信号の1/2に近くないとき、方法300は310に戻り、同調電圧信号の追跡を続ける。たとえば、図2では、同調電圧信号(Vtune)216が電源電圧(VDD)201の1/2に近くないか、または第1の電源電圧(VDD)201と第2の電源電圧(VSS)203の中間でないとき、第1の追跡回路212または第2の追跡回路214は、それぞれ第1のドレインノード208および第2のドレインノード210に電流を与える。
図4を参照すると、ワイヤレス通信デバイスの特定の例示的な実施形態のブロック図が示されており、全体的に400と称される。デバイス400は、メモリ432に結合されたデジタル信号プロセッサ(DSP)410などのプロセッサを含む。
図4はまた、プロセッサ410とディスプレイ428とに結合されたディスプレイコントローラ426を示す。コーダ/デコーダ(コーデック)434もプロセッサ410に結合され得る。スピーカー436およびマイクロフォン438はコーデック434に結合され得る。図4はまた、ワイヤレスコントローラ440がプロセッサ410とワイヤレスアンテナ442とに結合され得ることを示す。特定の実施形態では、ワイヤレスコントローラ440とワイヤレスアンテナ442との間に配設された無線周波数(RF)インターフェース460が、電圧制御発振器466に結合された電圧追跡回路をもつチャージポンプ464を含む。例示的な実施形態では、電圧追跡回路をもつチャージポンプ464は、図1のチャージポンプ130および電圧追跡回路113、あるいは図2の第1の電圧追跡回路212、第2の電圧追跡回路214、および/または回路200の1つまたは複数の他の構成要素を含み得る。電圧追跡回路をもつチャージポンプ464は、図1の同調電圧信号116と図2の同調電圧信号216とに関して説明したように、電圧制御発振器466に同調電圧を印加し得る。特定の実施形態では、電圧追跡回路をもつチャージポンプ464は図3の方法300を実行し得る。
特定の実施形態では、ディスプレイ428は、高速シリアルインターフェース470を介してディスプレイコントローラ426に結合される。高速シリアルインターフェース470は、電圧追跡回路をもつチャージポンプ474と、電圧制御発振器(VCO)476とを含む。例示的な実施形態では、電圧追跡回路をもつチャージポンプ476は、図1のチャージポンプ130および電圧追跡回路113、あるいは図2の第1の電圧追跡回路212、第2の電圧追跡回路214、および/または回路200の1つまたは複数の他の構成要素を含み得る。電圧追跡回路をもつチャージポンプ474は、図1の同調電圧信号116と図2の同調電圧信号216とに関して説明したように、電圧制御発振器476に同調電圧を印加し得る。特定の実施形態では、電圧追跡回路をもつチャージポンプ474は図3の方法300を実行し得る。
メモリ432は、実行可能命令456を含む有形の非一時的プロセッサ可読記憶媒体であり得る。命令456はプロセッサ410によって実行され得る。
特定の実施形態では、プロセッサ410、ディスプレイコントローラ426、メモリ432、コーデック434、およびワイヤレスコントローラ440は、システムインパッケージまたはシステムオンチップデバイス422中に含まれる。特定の実施形態では、入力デバイス430および電源444がシステムオンチップデバイス422に結合される。その上、特定の実施形態では、図4に示すように、ディスプレイ428、入力デバイス430、スピーカー436、マイクロフォン438、ワイヤレスアンテナ442、および電源444は、システムオンチップデバイス422の外部にある。ただし、ディスプレイ428、入力デバイス430、スピーカー436、マイクロフォン438、ワイヤレスアンテナ442、および電源444の各々は、インターフェースまたはコントローラなど、システムオンチップデバイス422の構成要素に結合され得る。高速シリアルインターフェース470はディスプレイ428のためのインターフェースを与えるものとして示されているが、他の実施形態では、高速シリアルインターフェース470は、システムインパッケージまたはシステムオンチップデバイス422の1つまたは複数の他の構成要素へのインターフェースを与え得る。
説明した実施形態と併せて、電圧追跡回路をもつチャージポンプと、電圧制御発振器とを含む回路を開示する。回路は、同調電圧を追跡することと、第1の電流源のドレインノードおよび第2の電流源のドレインノードを安定させることとを行うための手段を含む。たとえば、同調電圧を追跡することと、第1の電流源のドレインノードおよび第2の電流源のドレインノードを安定させることとを行うための手段は、図1の電圧追跡回路113、図2の第1の電圧追跡回路212、図2の第2の電圧追跡回路214、図4の、電圧追跡回路をもつチャージポンプ464、またはそれの一部分、あるいは同調電圧を追跡し、第1の電流源のドレインノードと第2の電流源のドレインノードとを安定させるための1つまたは複数の他のデバイス、回路、またはモジュールを含み得る。
上記の開示されたデバイスおよび機能は、コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータファイル(たとえばRTL、GDSII、GERBERなど)中に設計され、構成され得る。一部または全部のそのようなファイルは、そのようなファイルに基づいてデバイスを作製する作製ハンドラに与えられ得る。得られた製品は、次いで半導体ダイに切断され、半導体チップにパッケージングされる半導体ウエハを含む。チップは、次いで、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータなど、デバイスにおいて採用され得る。図5に、電子デバイス製造プロセス500の特定の例示的な実施形態を示す。
物理デバイス情報502は、研究コンピュータ506においてなど、製造プロセス500において受信される。物理デバイス情報502は、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せなど、半導体デバイスの少なくとも1つの物理的特性を表す設計情報を含み得る。たとえば、物理デバイス情報502は、研究コンピュータ506に結合されたユーザインターフェース504を介して入力される物理パラメータと、材料特性と、構造情報とを含み得る。研究コンピュータ506は、メモリ510などのコンピュータ可読媒体に結合された、1つまたは複数の処理コアなどのプロセッサ508を含む。メモリ510は、ファイルフォーマットに準拠し、ライブラリファイル512を生成するために、プロセッサ508に物理デバイス情報502を変換させるように実行可能であるコンピュータ可読命令を記憶し得る。
特定の実施形態では、ライブラリファイル512は、変換された設計情報を含む少なくとも1つのデータファイルを含む。たとえば、ライブラリファイル512は、電子設計オートメーション(EDA:electronic design automation)ツール520とともに使用するために与えられる、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいははそれらの任意の組合せを含むデバイスを含む半導体デバイスのライブラリを含み得る。
ライブラリファイル512は、メモリ518に結合された、1つまたは複数の処理コアなどのプロセッサ516を含む設計コンピュータ514においてEDAツール520と併せて使用され得る。EDAツール520は、設計コンピュータ514のユーザが、ライブラリファイル512の、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを含む回路を設計することを可能にするためにメモリ518においてプロセッサ実行可能命令として記憶され得る。たとえば、設計コンピュータ514のユーザは、設計コンピュータ514に結合されたユーザインターフェース524を介して回路設計情報522を入力し得る。回路設計情報522は、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せなど、半導体デバイスの少なくとも1つの物理的特性を表す設計情報を含み得る。例示のために、回路設計特性は、回路設計中の特定の回路および他の要素との関係の識別情報、測位情報、フィーチャサイズ情報、相互接続情報、または半導体デバイスの物理的特性を表す他の情報を含み得る。
設計コンピュータ514は、ファイルフォーマットに準拠するために、回路設計情報522を含む設計情報を変換するように構成され得る。例示のために、ファイル情報は、グラフィックデータシステム(GDSII)ファイルフォーマットなど、平面幾何学的形状、テキストラベル、および階層フォーマットにおける回路レイアウトに関する他の情報を表すデータベースバイナリファイルフォーマットを含み得る。設計コンピュータ514は、他の回路または情報に加えて、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを記述する情報を含むGDSIIファイル526など、変換された設計情報を含むデータファイルを生成するように構成され得る。例示のために、データファイルは、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを含み、SOC内の追加の電子回路と構成要素とをも含む、システムオンチップ(SOC)に対応する情報を含み得る。
GDSIIファイル526は、GDSIIファイル526中の変換された情報に従って、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを製造するために作製プロセス528において受信され得る。たとえば、デバイス製造プロセスは、代表的なマスク532として示される、フォトリソグラフィ処理とともに使用されるべきマスクなど、1つまたは複数のマスクを作成するためにGDSIIファイル526をマスク製造業者530に与えることを含み得る。マスク532は、テストされ、代表的なダイ536などのダイに分離され得る1つまたは複数のウエハ534を生成するために作製プロセス中に使用され得る。ダイ536は、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを含むデバイスを含む回路を含む。
ダイ536は、ダイ536が代表的なパッケージ540に組み込まれるパッケージングプロセス538に与えられ得る。たとえば、パッケージ640は、システムインパッケージ(SiP)構成など、単一のダイ536または複数のダイを含み得る。パッケージ540は、電子デバイス技術合同協議会(JEDEC:Joint Electron Device Engineering Council)規格などの1つまたは複数の規格または仕様に準拠するように構成され得る。
パッケージ540に関する情報は、コンピュータ546に記憶された構成要素ライブラリを介してなど、様々な製品設計者に配信され得る。コンピュータ546は、メモリ550に結合された、1つまたは複数の処理コアなどのプロセッサ548を含み得る。プリント回路板(PCB)ツールは、ユーザインターフェース544を介してコンピュータ546のユーザから受信したPCB設計情報542を処理するために、メモリ550にプロセッサ実行可能命令として記憶され得る。PCB設計情報542は、回路板上のパッケージングされた半導体デバイスの物理測位情報を含み得、パッケージングされた半導体デバイスは、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを含むパッケージ540に対応する。
コンピュータ546は、回路板上のパッケージングされた半導体デバイスの物理測位情報、ならびにトレースおよびビアなどの電気接続のレイアウトを含むデータをもつGERBERファイル552などのデータファイルを生成するためにPCB設計情報542を変換するように構成され得、パッケージングされた半導体デバイスは、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを含むパッケージ540に対応する。他の実施形態では、変換されたPCB設計情報によって生成されるデータファイルは、GERBERフォーマット以外のフォーマットを有し得る。
GERBERファイル552は、ボードアセンブリプロセス554において受信され、代表的なPCB556などのPCBを作成するために使用され、GERBERファイル552内に記憶された設計情報に従って製造され得る。たとえば、GERBERファイル552は、PCB製造プロセスの様々なステップを実行するために1つまたは複数の機械にアップロードされ得る。PCB556は、代表的なプリント回路アセンブリ(PCA)658を形成するために、パッケージ540を含む電子的構成要素でポピュレートされ得る。
PCA558は、製品製造プロセス560において受信され、第1の代表的な電子デバイス562および第2の代表的な電子デバイス564など、1つまたは複数の電子デバイス中に組み込まれ得る。例示的な非限定的な例として、第1の代表的な電子デバイス562、第2の代表的な電子デバイス564、またはその両方は、図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せがその中に組み込まれる、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータのグループから選択され得る。別の例示的な非限定的な例として、電子デバイス562および564のうちの1つまたは複数は、モバイルフォンなどのリモートユニット、ハンドヘルドパーソナル通信システム(PCS)ユニット、個人情報端末などのポータブルデータユニット、全地球測位システム(GPS)対応デバイス、ナビゲーションデバイス、メーター読取り機器などの固定ロケーションデータユニット、あるいはデータまたはコンピュータ命令を記憶するかまたは取り出す任意の他のデバイス、あるいはそれらの任意の組合せであり得る。図5は、本開示の教示によるリモートユニットを示すが、本開示は、これらの図示されたユニットに限定されない。本開示の実施形態は、メモリとオンチップ回路とを含むアクティブ集積回路を含む任意のデバイスにおいて適切に採用され得る。
図1のチャージポンプ130またはそれの構成要素、図1の電圧制御発振器140またはそれの構成要素、図1の電圧追跡回路113、図1のPLL100またはそれの構成要素、図2の第1の電圧追跡回路212またはそれの構成要素、図2の第2の電圧追跡回路214またはそれの構成要素、図2の回路200またはそれの構成要素、図4の電圧追跡回路をもつチャージポンプ464またはそれの構成要素、図4の電圧制御発振器466またはそれの構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを含むデバイスは、例示的なプロセス500で説明したように、作製され、処理され、電子デバイスに組み込まれ得る。図1〜図4に関して開示した実施形態の1つまたは複数の態様は、ライブラリファイル512、GDSIIファイル526、GERBERファイル552内など、様々な処理段階において含まれ、ならびに研究コンピュータ506のメモリ510、設計コンピュータ514のメモリ518、コンピュータ546のメモリ550、ボードアセンブリプロセス554においてなど、様々な段階において使用される1つまたは複数の他のコンピュータまたはプロセッサのメモリ(図示せず)に記憶され、さらに、マスク532、ダイ536、パッケージ540、PCA558、プロトタイプ回路またはデバイスなどの他の製品(図示せず)、あるいはそれらの任意の組合せなど、1つまたは複数の他の物理的実施形態に組み込まれ得る。最終製品に対する物理デバイス設計からの製造の様々な代表的な段階が示されているが、他の実施形態では、より少ない段階が使用されるか、または追加の段階が含まれ得る。同様に、プロセス500は、プロセス500の様々な段階を実行する単一のエンティティによってまたは1つまたは複数のエンティティによって実行され得る。
さらに、本明細書で開示した実施形態に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、構成、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、プロセッサによって実行されるコンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得ることを、当業者は諒解されよう。様々な例示的な構成要素、ブロック、構成、モジュール、回路、およびステップについて、上記では概して、それらの機能に関して説明した。そのような機能をハードウェアとして実装するか、プロセッサ実行可能命令として実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
本明細書で開示した実施形態に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで実施されるか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで実施されるか、またはその2つの組合せで実施され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、プログラマブル読取り専用メモリ(PROM)、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EPROM)、電気消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EEPROM(登録商標))、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、コンパクトディスク読取り専用メモリ(CD−ROM)、または当技術分野で知られている任意の他の形態の非一時的記憶媒体中に常駐し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサに一体化され得る。プロセッサおよび記憶媒体は特定用途向け集積回路(ASIC)中に常駐し得る。ASICは、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末中に常駐し得る。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、コンピューティングデバイスまたはユーザ端末中に個別構成要素として常駐し得る。
開示した実施形態の上記の説明は、開示した実施形態を当業者が作成または使用することができるように行ったものである。これらの実施形態への様々な変更は当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された原理は本開示の範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定義される原理および新規の特徴に一致する可能な最も広い範囲を与えられるべきである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
下記を備える回路。
第1の電流源及びキャパシタに結合された充電電流経路と、前記充電電流経路は前記第1の電流源のドレインノードを含み、
第2の電流源及び前記キャパシタに結合された放電電流経路と、前記放電電流経路は前記第2の電流源のドレインノードを含み、
前記第1の電流源の前記ドレインノードに結合された第1の追跡回路と、
前記第2の電流源の前記ドレインノードに結合された第2の追跡回路とを備え、
ここにおいて、前記第1の追跡回路が、同調電圧信号に応答して前記第1の電流源の前記ドレインノードの電圧レベルを安定させるために選択的に変更され、前記第2の追跡回路が、前記同調電圧信号に応答して前記第2の電流源の前記ドレインノードの電圧レベルを安定させるために選択的に変更される回路。
[C2]
前記第1の電流源の前記ドレインノードの前記電圧レベルを安定させることが、トランジスタを飽和動作領域に保つことを含む、C1に記載の回路。
[C3]
前記同調電圧に応答する制御可能な発振器をさらに備える、C1に記載の回路。
[C4]
前記同調電圧を生成するように構成されたチャージポンプをさらに備える、C3に記載の回路。
[C5]
前記充電電流経路が第1のトランジスタをさらに含み、前記放電電流経路が第2のトランジスタをさらに含み、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとが実質的に反対の特性を有する、C1に記載の回路。
[C6]
前記第1の追跡回路が第3のトランジスタによって前記第1の電流源の前記ドレインノードに結合され、前記第3のトランジスタと前記第1のトランジスタとが実質的に同様の特性を有する、C5に記載の回路。
[C7]
前記第2の追跡回路が第4のトランジスタによって前記第2の電流源の前記ドレインノードに結合され、前記第4のトランジスタと前記第2のトランジスタとが実質的に同様の特性を有する、C5に記載の回路。
[C8]
前記第1の追跡回路と前記第2の追跡回路とがその中に組み込まれる、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータからなるグループから選択されたデバイスをさらに備える、C1に記載の回路。
[C9]
回路は、下記の構成を備える。
第1の電流源及びキャパシタに結合された充電電流経路と、前記充電電流経路は前記第1の電流源のドレインノードを含み、
第2の電流源及び前記キャパシタとに結合された放電電流経路と、前記放電電流経路は前記第2の電流源のドレインノードを含み、ための手段と、前記第1の電流源の前記ドレインノードと前記第2の電流源の前記ドレインノードとを安定させることとを行うための手段を備える、回路。
[C10]
追跡するための前記手段が、
前記第1の電流源の前記ドレインノードに結合された第1の追跡回路と、
前記第2の電流源の前記ドレインノードに結合された第2の追跡回路とを含み、
ここにおいて、前記第1の追跡回路が、同調電圧信号に応答して前記第1の電流源の前記ドレインノードの電圧レベルを安定させるために選択的に変更され、前記第2の追跡回路が、前記同調電圧信号に応答して前記第2の電流源の前記ドレインノードの電圧レベルを安定させるために選択的に変更される、C9に記載の回路。
[C11]
前記第1の追跡回路が前記第1の電流源の前記ドレインノードを前記同調電圧と等化し、前記第2の追跡回路が前記第2の電流源の前記ドレインノードを前記同調電圧と等化する、C10に記載の回路。
[C12]
前記同調電圧が電源電圧の1/2に近いとき、前記第1および第2の追跡回路がオフである、C10に記載の回路。
[C13]
前記同調電圧に応答する制御可能な発振器をさらに備え、前記充電電流経路が第1のトランジスタをさらに含み、前記放電電流経路が第2のトランジスタをさらに含み、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとが実質的に反対の特性を有する、C9に記載の回路。
[C14]
前記第1の追跡回路が第3のトランジスタによって前記第1の電流源の前記ドレインノードに結合され、前記第2の追跡回路が第4のトランジスタによって前記第2の電流源の前記ドレインノードに結合され、前記第3のトランジスタと前記第1のトランジスタが実質的に同様の特性を有し、前記第4のトランジスタと前記第2のトランジスタとが実質的に同様の特性を有する、C13に記載の回路。
[C15]
前記第1の電流源の前記ドレインノードと前記第2の電流源の前記ドレインノードとを安定させることが、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとを飽和動作領域に保つことを含む、C13に記載の回路。
[C16]
前記充電電流経路と前記放電電流経路とがその中に組み込まれる、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータからなるグループから選択されたデバイスをさらに備える、C9に記載の回路。
[C17]
チャージポンプの第1の電源の第1のドレインノードに結合された第1の回路において同調電圧を追跡することと、
前記チャージポンプの第2の電源の第2のドレインノードに結合された第2の回路において前記同調電圧を追跡することと、前記同調電圧に応答して前記第1のドレインノードの第1の電圧と前記第2のドレインノードの第2の電圧とを安定させることとを備える方法。
[C18]
前記第1のドレインノードの前記第1の電圧を安定させることが、前記第1のドレインノードに結合された前記第1の回路の第1のトランジスタを飽和動作領域に保つことを含み、前記第2のドレインノードの前記第2の電圧を安定させることが、前記第2のドレインノードに結合された前記第2の回路の第2のトランジスタを飽和領域に保つことを含む、C17に記載の方法。
[C19]
前記同調電圧信号が前記第1の電源の電源電圧信号の1/2に近いとき、前記同調電圧信号を追跡しないことをさらに備える、C17に記載の方法。
[C20]
前記第1の回路と前記第2の回路とが、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータからなるグループから選択されたデバイス中に組み込まれる、C17に記載の方法。

Claims (21)

  1. 下記を備える回路。
    電圧制御発振器(VCO)に結合されたチャージポンプを含む位相ロックループ(PLL)と、ここにおいて、前記VCOの出力が前記チャージポンプの入力に供給される、と、
    第1の電流源及びキャパシタに結合された充電電流経路と、前記充電電流経路は前記第1の電流源の第1のドレインノードを含み、
    第2の電流源及び前記キャパシタに結合された放電電流経路と、前記放電電流経路は前記第2の電流源の第2のドレインノードを含み、
    前記第1の電流源の前記第1のドレインノードに結合された第1の追跡回路と、
    前記第2の電流源の前記第2のドレインノードに結合された第2の追跡回路とを備え、ここにおいて、前記第1の追跡回路が、同調電圧と、前記第1の電流源の第1の電源電圧と、前記第2の電流源の第2の電源電圧との関係に応答して、前記第1のドレインノードの第1の電圧レベルを安定させるために選択的に変更され、前記第2の追跡回路が、前記同調電圧と、前記第1の電源電圧と、前記第2の電源電圧との関係に基づいて、前記同調電圧に応答して前記第2のドレインノードの第2の電圧レベルを安定させるために選択的に変更され、
    前記同調電圧が高いとき、前記第1追跡回路に印加され、前記同調電圧が低いとき、前記第2追跡回路に印加され、前記充電電流経路が第1のトランジスタを含み、前記放電電流経路が第2のトランジスタを含み、前記第1のドレインノードの第1の電圧レベルは、Vtune−Vdrop+Vgainであり、前記第2のドレインノードの第2の電圧レベルはVtune+Vgain−Vdropである、ここにおいて、Vtuneは同調電圧、Vdropは前記第1のトランジスタの両端間の電圧降下、およびVgainは前記第2のトランジスタの両端間の電圧利得である。
  2. 前記第1のドレインノードの前記第1の電圧レベルを安定させることが、トランジスタを飽和動作領域に保つことを含む、請求項1に記載の回路。
  3. 前記同調電圧に応答する制御可能な発振器をさらに備える、請求項1に記載の回路。
  4. 前記同調電圧を生成するように構成されたチャージポンプをさらに備える、請求項3に記載の回路。
  5. 前記第1の追跡回路が第3のトランジスタによって前記第1の電流源の前記第1のドレインノードに結合され、前記第3のトランジスタと前記第1のトランジスタとが実質的に同様の特性を有する、請求項1に記載の回路。
  6. 前記第2の追跡回路が第4のトランジスタによって前記第2の電流源の前記第2のドレインノードに結合され、前記第4のトランジスタと前記第2のトランジスタとが実質的に同様の特性を有する、請求項1に記載の回路。
  7. 前記第1の追跡回路と前記第2の追跡回路とがその中に組み込まれる、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータからなるグループから選択されたデバイスをさらに備える、請求項1に記載の回路。
  8. 回路は、下記の構成を備える。
    電圧制御発振器(VCO)に結合されたチャージポンプを含む位相ロックループ(PLL)と、ここにおいて、前記VCOの出力が前記チャージポンプの入力に供給される、と、
    第1の電流源及びキャパシタに結合された充電電流経路と、前記充電電流経路は前記第1の電流源の第1のドレインノードを含み、
    第2の電流源及び前記キャパシタに結合された放電電流経路と、前記放電電流経路は前記第2の電流源の第2のドレインノードを含み、
    前記第1の電流源の前記第1のドレインノードに結合された第1の追跡回路と、
    前記第2の電流源の前記第2のドレインノードに結合された第2の追跡回路と、
    ここにおいて、前記第1の追跡回路が、同調電圧と、前記第1の電流源の第1の電源電圧と、前記第2の電流源の第2の電源電圧との関係に基づいて、前記第1のドレインノードの第1の電圧レベルを安定させるために選択的に変更され、
    前記第2の追跡回路が、前記同調電圧と、前記第1の電源電圧と、前記第2の電源電圧との関係に基づいて、前記同調電圧に応答して前記第2のドレインノードの第2の電圧レベルを安定させるために選択的に変更され、
    前記同調電圧が高いとき、前記第1追跡回路に印加され、前記同調電圧が低いとき、前記第2追跡回路に印加され、前記充電電流経路が第1のトランジスタを含み、前記放電電流経路が第2のトランジスタを含み、前記第1のドレインノードの第1の電圧レベルは、Vtune−Vdrop+Vgainであり、前記第2のドレインノードの第2の電圧レベルはVtune+Vgain−Vdropである、ここにおいて、Vtuneは同調電圧、Vdropは前記第1のトランジスタの両端間の電圧降下、およびVgainは前記第2のトランジスタの両端間の電圧利得である。
  9. 前記同調電圧が、前記第1の電源電圧と前記第2の電源電圧との差の1/2に実質的に等しいことに応答して、前記第1の追跡回路がオフとなり、
    前記同調電圧が、前記差の1/2に実質的に等しくないことに応答して、前記第1の追跡回路が、前記第1の電圧レベルを安定させるために変更される、
    請求項8に記載の回路。
  10. 前記第1の追跡回路が前記第1のドレインノードの前記第1の電圧レベルを前記同調電圧と等化し、前記第2の追跡回路が前記第2のドレインノードの前記第2の電圧レベルを前記同調電圧と等化する、請求項9に記載の回路。
  11. 前記同調電圧が前記第1の電源電圧の1/2に近いとき、前記第1および第2の追跡回路がオフである、請求項9に記載の回路。
  12. 前記同調電圧に応答する制御可能な発振器をさらに備え、前記充電電流経路が第1のトランジスタをさらに含み、前記放電電流経路が第2のトランジスタをさらに含み、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとが実質的に反対の特性を有する、請求項8に記載の回路。
  13. 前記第1の追跡回路が第3のトランジスタによって前記第1の電流源の前記第1のドレインノードに結合され、前記第2の追跡回路が第4のトランジスタによって前記第2の電流源の前記第2のドレインノードに結合され、前記第3のトランジスタと前記第1のトランジスタが実質的に同様の特性を有し、前記第4のトランジスタと前記第2のトランジスタとが実質的に同様の特性を有する、請求項12に記載の回路。
  14. 前記第1の電流源の前記第1のドレインノードと前記第2の電流源の前記第2のドレインノードとを安定させることが、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとを飽和動作領域に保つことを含む、請求項12に記載の回路。
  15. 前記充電電流経路と前記放電電流経路とがその中に組み込まれる、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータからなるグループから選択されたデバイスをさらに備える、請求項8に記載の回路。
  16. 電圧制御発振器(VCO)に結合されたチャージポンプを含む位相ロックループ(PLL)において、
    前記VCOの出力が前記チャージポンプの入力に供給され、
    チャージポンプの第1の電源の第1のドレインノードに結合された第1の回路において同調電圧を追跡することと、
    ここにおいて、充電電流経路は、前記第1の電源とキャパシタに結合され、及び前記充電電流経路は、前記第1の電源の前記第1のドレインノードを含む、
    前記チャージポンプの第2の電源の第2のドレインノードに結合された第2の回路において前記同調電圧を追跡することと、
    ここにおいて、放電電流経路は、前記第2の電源とキャパシタに結合され、及び前記放電電流経路は、前記第2の電源の前記第2のドレインノードを含む、
    前記同調電圧と、前記第1の電源の第1の電源電圧と、前記第2の電源の第2の電源電圧との間の関係に基づいて、前記第1のドレインノードの第1の電圧を安定させることと、
    前記同調電圧と、前記第1の電源電圧と、前記第2の電源電圧との間の関係に基づいて、前記第2のドレインノードの第2の電圧とを安定させることとを備え、
    前記同調電圧が高いとき、前記第1追跡回路に印加され、前記同調電圧が低いとき、前記第2追跡回路に印加され、前記充電電流経路が第1のトランジスタを含み、前記放電電流経路が第2のトランジスタを含み、前記第1のドレインノードの第1の電圧レベルは、Vtune−Vdrop+Vgainであり、前記第2のドレインノードの第2の電圧レベルはVtune+Vgain−Vdropである、ここにおいて、Vtuneは同調電圧、Vdropは前記第1のトランジスタの両端間の電圧降下、およびVgainは前記第2のトランジスタの両端間の電圧利得である、方法。
  17. 前記第1のドレインノードの前記第1の電圧を安定させることが、前記第1のドレインノードに結合された前記第1の回路の第1のトランジスタを飽和動作領域に保つことを含み、前記第2のドレインノードの前記第2の電圧を安定させることが、前記第2のドレインノードに結合された前記第2の回路の第2のトランジスタを飽和領域に保つことを含む、請求項16に記載の方法。
  18. 前記同調電圧が前記第1の電源電圧の1/2に近いとき、前記同調電圧を追跡しないことをさらに備える、請求項16に記載の方法。
  19. 前記第1の回路と前記第2の回路とが、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、およびコンピュータからなるグループから選択されたデバイス中に組み込まれる、請求項16に記載の方法。
  20. コンピュータに請求項16−19のうちの1つにしたがった方法を行わせるプログラム。
  21. プログラムが記録されたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムは、コンピュータに請求項16−19のうちの1つにしたがった方法を実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。
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