KR20070033470A - Minimize power consumption in high frequency digital circuits - Google Patents

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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

회로는 DC-바이어스 전류 I gate 및 I latch를 각각 받도록 연결된 주파수 분배기를 포함한다. 그러한 주파수 분배기는 이러한 DC-바이어스 전류에 부분적으로 의존하는 일부 주파수에서 자기 공진 한다. 이러한 DC-바이어스 전류 각각에 대해 대응하는 전류원은 프로그래밍 가능한 크기를 제공하며, 따라서 자기 공진 주파수 및 전체적인 전력 소모에 영향을 미칠 수 있다. 조정 기간 동안, 상기 주파수 분배기는 자기 발진이 허용되며, 상기 DC-바이어스 전류는 상기 자기 공진 주파수가 일부 목표 주파수에 근접하도록 조정된다. 상기 DC-바이어스 전류는 적절하게 낮춰지고 상기 주파수 분배기의 자기공진 주파수가 상기 목표 동작 주파수에 동조될 때, 여전히 신뢰성 있는 동작을 유지한다. 그러한 조정은 상기 디바이스의 서비스 수명기간동안 필요한 만큼 반복된다. The circuit includes a frequency divider connected to receive the DC-bias currents I gate and I latch, respectively. Such a frequency divider self resonates at some frequencies which depend in part on this DC-bias current. The corresponding current source for each of these DC-bias currents provides a programmable magnitude, which can affect the magnetic resonance frequency and overall power consumption. During the adjustment period, the frequency divider is allowed to oscillate and the DC-bias current is adjusted so that the magnetic resonance frequency approaches some target frequency. The DC-bias current is properly lowered and still maintains reliable operation when the self-resonant frequency of the frequency divider is tuned to the target operating frequency. Such adjustment is repeated as necessary during the service life of the device.

Description

고주파 디지털 회로에서의 전력 소모 최소화{MINIMIZING POWER CONSUMPTION IN HIGH FREQUENCY DIGITAL CIRCUITS}MINIMIZING POWER CONSUMPTION IN HIGH FREQUENCY DIGITAL CIRCUITS}

본 발명은 전자 디지털 회로에 대한 것이며, 특히 전력 소모 최소화를 위한 고주파수 분배기를 동작시키는 방법 및 회로에 대한 것이다.The present invention relates to electronic digital circuits, and more particularly to a method and circuit for operating a high frequency divider for minimizing power consumption.

전자 디바이스에서 감소된 전류 요구는 더 긴 배터리 수명과 더 낮은 전력 소모로 직접 설명된다. 더 긴 배터리 수명이 휴대폰, 휴대용 컴퓨터 및 Wi-Fi 무선 네트워크와 같은 무선 휴대용 어플리케이션에서 매우 중요하다. 전력 소모는 요구 전류의 제곱에 따라 올라가며 발생하는 임의의 낭비 열은 디바이스의 수명을 불필요하게 단축시킨다. Reduced current requirements in electronic devices are directly accounted for for longer battery life and lower power consumption. Longer battery life is critical for wireless portable applications such as cell phones, portable computers and Wi-Fi wireless networks. Power consumption rises with the square of the required current, and any waste heat generated unnecessarily shortens the life of the device.

1.0GHz를 초과하는 시스템 클럭으로 디지털 회로를 작동시키는 것은 이제 매우 일반적인 관행이다. 단지 AC 전압으로 용량성 임피던스 부하를 구동시키는데 있어 이들 주파수에서 많은 전력이 소모된다. 표유 용량(stray capacitance)의 감소는 와류 전류를 제한할 수 있다. 반도체 공정 변화 및 넓은 온도 범위 조정은 신뢰성 있는 동작을 보증하기 위해 전통적으로 높은 DC-바이어스 전류를 나타낸다. It is now very common practice to operate digital circuits with system clocks above 1.0 GHz. Only a large amount of power is consumed at these frequencies to drive capacitive impedance loads with AC voltage. Reduction of stray capacitance can limit eddy currents. Semiconductor process variations and wide temperature range adjustments traditionally exhibit high DC-bias currents to ensure reliable operation.

이러한 DC-바이어스 전류를 줄이는 것은 개선된 배터리 수명을 초래한다. Reducing this DC-bias current results in improved battery life.

많은 무선 어플리케이션이 라디오 송신기 및 수신기에 의해 요구되는 동위 상(I) 및 직교-위상(Q) 클럭을 생성하기 위한 주파수 분배기의 사용을 요구한다. 전압 제어 발진기(VCO)는 I-Q 주파수 분배기를 구동하기 위해, 하나 혹은 그 이상의 주파수를 합산하기 위한 위상 제어 루프(PLL)에 의해 전형적으로 제어된다. 그러한 분배기들은 통상적으로 두 개의 상호 결합된 D형 플립플롭으로서 구성된다.Many wireless applications require the use of frequency dividers to generate in-phase (I) and quadrature-phase (Q) clocks required by radio transmitters and receivers. The voltage controlled oscillator (VCO) is typically controlled by a phase control loop (PLL) for summing one or more frequencies to drive the I-Q frequency divider. Such distributors are typically configured as two mutually coupled D-type flip-flops.

상기 전형적인 I-Q 주파수 분배기는 만약 어떠한 발진기 입력 구동도 없을 경우, 그것이 스스로 선택한 일부 주파수에서 발진하지 않을 것이다. 상기 자체 공진 주파수는 루프 손실이 최소이고 정귀환이 최대인 지점을 의미한다. 이 지점은 최대 회로 전력 효율을 나타낸다. 자유 발진 주파수는 인가된 DC-바이어스 전류에 의해 영향을 받는다. 종래의 회로 설계에서, 이 DC-바이어스 전류는 고정되고, 발생할 가능성이 있는 작동 온도 및 공정 변화 범위를 넘어서는 구동 가능한 마진을 보증하기에 충분하도록 높게 설정된다. 사실상, 그러한 전류는 적어도 정말 필요한 것의 두 배이다. 이러한 마진을 줄이는 것은 전반적인 구동 전류를 엄청나게 감소시키고 휴대 가능한 디바이스의 배터리 소모에 상당한 기여를 할 수 있게 된다.The typical I-Q frequency divider will not oscillate at some frequency it selects itself if there is no oscillator input drive. The self resonant frequency means a point where loop loss is minimum and positive feedback is maximum. This point represents the maximum circuit power efficiency. Free oscillation frequency is affected by the applied DC-bias current. In conventional circuit designs, this DC-bias current is fixed and set high enough to guarantee a driveable margin beyond the range of possible operating temperatures and process variations. In fact, such a current is at least twice as much as is really necessary. Reducing these margins can drastically reduce overall drive current and make a significant contribution to battery consumption in portable devices.

각 플립플롭은 게이트 섹션과 래치 섹션을 포함한다. 이 각각의 섹션은 독립된 전류원으로부터의 게이트 전류(Igate)와 래치 전류(Ilatch)에 의해 각각 DC-바이어스된다. 그러한 자기 공진 주파수는 인가된 DC-바이어스 전류 Igate 및 Ilatch의 비율에 종속적인 것처럼 보여왔다. 전체 DC-바이어스 전류 Igate 및 Ilatch는 Igate/Ilatch 비율이 유지되는 경유 자기 공진 주파수에 어떠한 큰 영향도 받지 않고, 광범위하게 변할 수 잇다. 물론, 그러한 전체 전류는 배터리 수명에 직접 영향을 미칠 것이 고, 상기 회로가 더 이상 동작하지 않는 최소 바이어스 포인트가 존재한다. Each flip-flop includes a gate section and a latch section. Each of these sections is each DC-biased by a gate current I gate and a latch current I latch from separate current sources. Such self-resonant frequency has been shown to be dependent on the ratio of the applied DC-bias current I gate and I latch . The overall DC-bias current I gate and I latch can vary widely, without any significant influence on the self-resonant frequency via the I gate / I latch ratio. Of course, such total current will directly affect battery life, and there is a minimum bias point at which the circuit no longer operates.

상기 I-Q 주파수 분배기는 Igate 및 Ilatch 전류의 비가 발진기 입력주파수에 가까운 자기 공진 주파수를 초래하도록 조정될 때, 상기 분배기의 최소 전체 DC 바이어스 전류에서 구동시 신뢰성 있게 동작할 수 있다. The IQ frequency divider can reliably operate when driven at the minimum total DC bias current of the divider when the ratio of I gate and I latch currents is adjusted to result in a self resonant frequency close to the oscillator input frequency.

간략하게, 본 발명의 회로 실시예는 DC-바이어스 전류 Igate 및 Ilatch를 각각 받도록 연결된 주파수 분배기를 포함한다. 그러한 주파수 분배기는 이러한 DC-바이어스 전류에 부분적으로 종속적인 일부 주파수에서 자기 공진할 것이다. 대응하는 전류원은 이러한 DC-바이어스 전류 각각에 대하여 프로그래밍 가능한 크기를 제공하고, 따라서 자기-공진 주파수 및 전체적인 전력 소모에 영향을 미칠 수 있다. 조정(calibration) 기간동안, 상기 주파수 분배기는 자기 발진 가능하고, 상기 DC-바이어스 전류는 자기 공진 주파수가 일부 목표 주파수에 근접하도록 조정된다. 상기 DC-바이어스 전류는 적절하게 낮아질 수 있고, 상기 주파수 분배기의 자기 공진 주파수가 목표한 동작 주파수로 동조되었을 때, 여전히 신뢰성 있는 동작을 유지한다. 그러한 조정은 상기 디바이스의 서비스 수명기간 동안 요구되는 만큼 반복된다. Briefly, circuit embodiments of the present invention include a frequency divider coupled to receive a DC-bias current I gate and an I latch , respectively. Such a frequency divider will self resonate at some frequencies that are partly dependent on this DC-bias current. The corresponding current source provides a programmable magnitude for each of these DC-bias currents, and thus can affect self-resonant frequency and overall power consumption. During the calibration period, the frequency divider is self-oscillating and the DC-bias current is adjusted so that the self resonant frequency approaches some target frequency. The DC-bias current can be lowered appropriately and still maintain reliable operation when the self-resonant frequency of the frequency divider is tuned to the desired operating frequency. Such adjustment is repeated as required for the service life of the device.

본 발명의 유리한 점은 절감된 전력으로 구동 가능한 회로가 제공되는 점이다. An advantage of the present invention is that a circuit capable of driving with reduced power is provided.

본 발명의 추가적인 유리한 점은 휴대 가능한 디바이스에서 배터리 수명을 연장시킬 수 있는 회로가 제공되는 점이다. A further advantage of the present invention is that circuitry is provided that can extend battery life in portable devices.

나아가 본 발명의 추가적인 유리한 점은 주파수 분배기에 대한 효율적인 DC- 바이어스 조합을 인지하는 방법이 제공되는 점이다. A further advantage of the present invention is that a method is provided for recognizing an efficient DC-bias combination for a frequency divider.

본 발명의 상기 및 더 추가적인 목적, 특성 및 유리한 점은, 특히 첨부 도면과 함께 취해지는 본 발명의 특정 실시예에 대해 후술하는 상세한 설명을 고려함으로써 명백해 질 것이다. These and further objects, features and advantages of the invention will become apparent from consideration of the following detailed description of particular embodiments of the invention, taken in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 주파수 분배기 회로 실시예의 개략도.1 is a schematic diagram of a frequency divider circuit embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제 1 방법의 실시예에 대한 것으로서, 도 1의 회로에 유용한 흐름도.FIG. 2 is a flow chart useful in the circuit of FIG. 1, for an embodiment of the first method of the present invention. FIG.

도 3은 본 발명의 제 2 방법의 실시예에 대한 것으로서, 도 1의 회로에 유용한 흐름도.3 is a flow chart useful for the circuit of FIG. 1, for an embodiment of a second method of the present invention;

도 1은 본 발명의 주파수 분배기 회로의 실시예를 도시하며 여기서는 일반적인 참조 번호 100으로 언급된다. 상기 주파수 분배기 회로(100)는 제 1 게이트 섹션(102), 제 1 래치 섹션(104), 제 2 게이트 섹션(106) 및 제 1 게이트 섹션(102)에 역으로 상호-결합된 제 2 래치 섹션(108)을 포함한다. 한 쌍의 출력 버퍼(110)은 차동 출력 구동을 제공한다. 주파수 계측기(112)는 이 출력에서의 (만약 있다면) 발진을 측정한다. 게이트/래치 바이어스 생성기(113)는 자기 공진 출력 주파수에 관련된 제어 신호를 수신한다. 그것은 조정 모드동안 스위치(114)로 발진 입력 을 스위치 오프(switch off)할 수 있다. 1 shows an embodiment of the frequency divider circuit of the present invention, referred to here by the general reference numeral 100. The frequency divider circuit 100 includes a second latch section reversely inter-coupled to the first gate section 102, the first latch section 104, the second gate section 106, and the first gate section 102. 108. The pair of output buffers 110 provides differential output drive. Frequency meter 112 measures the oscillation (if any) at this output. Gate / latch bias generator 113 receives a control signal related to the self resonant output frequency. It can switch off the oscillation input to switch 114 during the adjustment mode.

만약 마지막 조정 이후 큰 구동 온도 변화가 감지된다면, 조정 모드를 재가동(re-run)할 필요가 있을 수 있다. 온도 센서는 이러한 목적으로 바이어스 생성기(115)에 포함된다. 상기 교정(calibration) 모드는 최악의 경우, 혹은 상기 회로에 에너지가 공급될 때마다 사용되거나, 혹은 주기적으로, 혹은 명령을 받고 명령의 공정 마진을 검출하여 제거하도록 단 한번만 사용될 수 있다. 조정 기간동안 결정된 DC-바이어스 전류 Igate 및 Ilatch를 설정한 값들은 비 휘발성 디지털 메모리나 아날로그 샘플 및 유지 디바이스에 저장될 수 있다.If a large drive temperature change has been detected since the last adjustment, it may be necessary to re-run the adjustment mode. The temperature sensor is included in the bias generator 115 for this purpose. The calibration mode may be used in the worst case, whenever energy is supplied to the circuit, or only once, periodically or in order to detect and remove the process margin of the command. The values of the DC-biased currents I gate and I latch set during the adjustment period can be stored in nonvolatile digital memory or analog sample and hold devices.

기준 주파수 입력(116)은 주파수 계측기(112)에 제공될 수 있다. 게이트 바이어스 생성기(113)로부터의 게이트 바이어스 출력(118)은 Igate 바이어스 전류원(120)에 인가된다. 래치 바이어스 출력(122)은 Ilatch 바이어스 전류원(124)에 인가된다. 이들 각각은 제 1, 제2 게이트 섹션(102,106) 및 제 1, 제 2 래치 섹션(104,108)에 인가된 DC-바이어스를 제어한다. 이러한 전류들을 조정함으로 인해 상기 공진 주파수가 시프트 될 수 있고, 그러한 영향들이 주파수 계측기(112)에 의해 검출된다. 주파수 분배기 회로(100)는 따라서 전류원(120, 124)에 의해 인가된 I-gate 및 I-bias 전류의 비에 회로의 자기 공진 주파수가 종속적이다. 그러한 자기 공진 주파수는 또한 상기 주파수 분배 회로(100)가 가장 좋은 입력 신호 감도를 가지는 주파수에 대응한다. 만약 그러한 주파수에서 동작할 때, 요구되는 입력 구동이 감소될 수 있고 발진기에서의 부하가 최소화 될 수 있다. 이의 목적은 성 능이나 신뢰성의 저하 없이 구동 전력을 줄이기 위한 것이다. The reference frequency input 116 may be provided to the frequency meter 112. Gate bias output 118 from gate bias generator 113 is applied to I gate bias current source 120. Latch bias output 122 is applied to an I latch bias current source 124. Each of these controls the DC-bias applied to the first and second gate sections 102 and 106 and the first and second latch sections 104 and 108. By adjusting these currents the resonant frequency can be shifted and such effects are detected by the frequency meter 112. The frequency divider circuit 100 is thus dependent on the magnetic resonance frequency of the circuit at the ratio of the I-gate and I-bias currents applied by the current sources 120 and 124. Such self resonant frequency also corresponds to the frequency at which the frequency distribution circuit 100 has the best input signal sensitivity. If operating at such frequency, the required input drive can be reduced and the load on the oscillator can be minimized. The purpose is to reduce the driving power without compromising performance or reliability.

전류원 120 및 124에 의해 공급된 두 DC-바이어스 전류 (Igate 및 Ilatch)의 총 합은 안정된 주파수 분배기 회로 동작을 제공하기에 충분히 높도록 생성기(113)에 의해 제어된다. 집적 회로 설계자는 상기 래치 쌍 트랜지스터에 관련한 게이트 쌍 트랜지스터 영역을 정확하게 할당함으로써, 주파수 분배기 회로(100)의 고주파 성능을 최적화 할 수 있다. The sum of the two DC-bias currents (I gate and I latch ) supplied by current sources 120 and 124 is controlled by generator 113 to be high enough to provide stable frequency divider circuit operation. The integrated circuit designer can optimize the high frequency performance of the frequency divider circuit 100 by accurately allocating the gate pair transistor region associated with the latch pair transistor.

두 바이어스 전류 Igate 및 Ilatch의 최적화 비율을 설정하는 것은 조정 모드 동안 결정된다. 하나, 또는 다른 하나, 또는 두 가지의 이런 전류는 원하는 효과를 위해 조작될 수 있다. 한 실시예에서, 기준 주파수 입력(116)은 주파수-측정 시간-기반(frequency-measurement time-base)을 제공하기 위해 고정된다. 상기 바이어스 생성기(113)은 발진 입력 스위치(114)를 스위치 오프 시키고, 자기 공진 출력 주파수가 원하는 목표 주파수에 근접할 때까지 게이트 바이어스(118)와 래치 바이어스(112)출력의 비율을 조정한다. 이러한 바이어스 값들은 그 때 저장된다. Setting the optimization ratio for the two bias currents I gate and I latch is determined during adjustment mode. One, the other, or two such currents can be manipulated for the desired effect. In one embodiment, the reference frequency input 116 is fixed to provide a frequency-measurement time-base. The bias generator 113 switches off the oscillation input switch 114 and adjusts the ratio of the gate bias 118 and latch bias 112 outputs until the self-resonant output frequency approaches the desired target frequency. These bias values are then stored.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 기준 주파수 입력(116)은 상기 주파수 분배 회로(100)가 자기 공진 해야하는 주파수와 동일한 주파수에서 클럭을 조정한다. 상기 바이어스 생성기(113)는 발진기 입력 스위치(114)를 오프 시키고, 자기 공진 출력 주파수 샘플이 기준 주파수 입력(116)에 근접할 때까지 게이트 바이어스(118)와 래치 바이어스(122)출력의 비율을 조정한다. 이러한 바이어스 값들은 그 때 저장된다. 다른 목적으로 이미 포함된 회로를 이용하는 다른 방법들 역시 가능하다. In another embodiment of the invention, the reference frequency input 116 adjusts the clock at a frequency equal to the frequency at which the frequency distribution circuit 100 should self resonate. The bias generator 113 turns off the oscillator input switch 114 and adjusts the ratio of the gate bias 118 and latch bias 122 output until the self-resonant output frequency sample is close to the reference frequency input 116. do. These bias values are then stored. Other methods using circuits already included for other purposes are also possible.

원하는 자기 공진 주파수를 유도하는 상기 전류비를 최초로 찾은 이후, 두 바이어스 전류 Igate 및 Ilatch는 어떠한 분배기 출력도 검출되지 않는 지점까지 그 비를 유지하면서 나란히 감소된다. 너무 작은 바이어스 전류는 디바이스를 턴 오프(turn off) 한다. 상기 두 바이어스 전류 Igate 및 Ilatch는 다시 적당히 높게 높아져서 신뢰성 있는 주파수 분배기의 동작을 재개하게 한다. 이 바이어스 전류 설정포인트들이 그때 고정되며, 상기 조정 모드가 완료된다. 그러한 전류들은 단지 최악의 경우의 공정 및 온도 마진만이 원래의 집적회로 설계에서 고정되어야 하는 경우에만 초래되는 전류들 보다 훨씬 작다. After first finding the current ratio that leads to the desired self resonant frequency, the two bias currents I gate and I latch are reduced side by side while maintaining the ratio to the point where no divider output is detected. Too small a bias current turns the device off. The two bias currents, I gate and I latch , again rise moderately high, allowing the reliable frequency divider to resume operation. These bias current set points are then fixed and the adjustment mode is complete. Such currents are much smaller than the currents that result only if the worst case process and temperature margins have to be fixed in the original integrated circuit design.

여기서 일반 참조 번호(200)로 언급된 본 발명의 회로 구동 방법 실시예는 단계(202)에서 디지털 회로의 제 1 자기 공진 주파수 측정을 포함한다. 단계(204)에서, 상기 디지털 회로에 인가된 제 1 바이어스 전류는 구동 주파수에 근접한 제 2 자기 공명 주파수를 생성하기 위해 조정된다. 상기 디지털 회로에 의해 요구되는 전력은 제 1 자기 공진 주파수에서 제 2 자기 공진 주파수까지의 동작동안 감소된다. 단계(208)에서 상기 디지털 회로에 인가된 제 2 바이어스 전류는 제 2 자기 공진 주파수로 상기 회로를 동조하기 위해 조정된다. 단계(210)에서 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 비는 제 2 자기 공진 주파수를 실현하기 위해 원칙적으로 조정된다. 단계(212)에서, 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 합은 상기 디지털 회로에 의한 전력 소모 감소를 실현하기 위해 조정된다. 단계(214)에서 제 1 및 제 2 바이어스 전류에 대한 합의 최소값이 검출되어, 상기 디지털 회로가 여전히 동작을 지속하게 한 다. 단계(216)에서, 상기 검출 단계에서 결정된, 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 합의 최소값이 설정되어 상기 디지털 회로가 동작할 것이다. A circuit driving method embodiment of the present invention, referred to herein by reference numeral 200, comprises a first self resonant frequency measurement of a digital circuit at step 202. In step 204, the first bias current applied to the digital circuit is adjusted to produce a second magnetic resonance frequency close to the drive frequency. The power required by the digital circuit is reduced during operation from the first self resonant frequency to the second self resonant frequency. In step 208 a second bias current applied to the digital circuit is adjusted to tune the circuit to a second self resonant frequency. In step 210 the ratio of the first and second bias currents is in principle adjusted to realize a second self resonant frequency. In step 212, the sum of the first and second bias currents is adjusted to realize power reduction reduction by the digital circuit. In step 214 the minimum value of the sum for the first and second bias currents is detected, allowing the digital circuit to still operate. In step 216, the minimum value of the sum of the first and second bias currents determined in the detecting step will be set so that the digital circuit will operate.

일반적으로, 본 발명의 실시예는 회로 동작 측정과 최악의 경우의 공정 및/혹은 온도 변화에 의해 달리 나타나는 다양한 구동 전류 이하 값을 조정함으로써, 동작 기간 동안 전자 회로의 전력 소모를 감소시킨다. 그러한 최악의 경우의 시나리오는 실제 응용 및 사용에서는 거의 나타나지 않으며, 이러한 상당한 절감으로 인해 휴대 가능한 디바이스의 배터리 수명에 이득이 있을 수 있다. In general, embodiments of the present invention reduce power consumption of electronic circuits during operation by adjusting circuit operating measurements and various drive current sub-values otherwise indicated by worst-case process and / or temperature changes. Such worst case scenarios are rare in practical applications and uses, and these significant savings can benefit battery life of portable devices.

도 3은 본 발명의 또 다른 방법의 실시예를 나타내며, 여기서는 일반 참조 번호(300)로 언급된다. 방법(300)은 전자 디바이스 동작동안 그것의 전력 소모 감소를 위한 것이다. 그것은 전자 디바이스 내 자기 공진 주파수에서의 최대 입력 신호 감도를 가지는 디지털 회로를 포함하는 단계(302)를 포함하며, 그러한 자기 공진 주파수는 적어도 하나의 바이어스 입력 전류에 종속적이다. 단계(304)는 자기 공진 주파수 측정에 관한 것이다. 단계(306)는 상기 디지털 회로에 인가된 적어도 하나의 바이어스 전류를 조정하기 위해, 그것을 의도된 동작 주파수에 근접한 또다른 자기 공진 주파수로 동조하는 것이다. 단계(308)은 측정 단계에서 결정된 바이어스 전류에서 이 후 상기 디지털 회로를 구동한다. 상기 방법(300)은 또 다른 단계들을 포함할 수 있다. 단계(310)는 의도된 동작 주파수에 근접한 자기 공진 주파수를 동조하기 위해 제 1 바이어스 전류와 제 2 바이어스 전류의 비를 조정한다. 단계(312)는 상기 디지털 회로에 의한 전력 소모 감소에 영향을 주기 위해 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 합을 조정한다. 단계(314)는 상기 디지털 회로가 동작을 계 속 하도록 하는 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 최소 합을 검출한다. 그리고 단계(316)는 검출 단계(314)에서 결정된 각각의 값에서 제 1 및 제 2 바이어스 전류를 고정한다. 3 shows an embodiment of another method of the present invention, which is referred to herein by reference numeral 300. The method 300 is for reducing its power consumption during electronic device operation. It includes step 302 comprising a digital circuit having a maximum input signal sensitivity at a magnetic resonant frequency in the electronic device, the magnetic resonant frequency being dependent on at least one bias input current. Step 304 relates to magnetic resonance frequency measurements. Step 306 is to tune it to another magnetic resonant frequency close to the intended operating frequency in order to adjust the at least one bias current applied to the digital circuit. Step 308 then drives the digital circuit at the bias current determined in the measurement step. The method 300 may include further steps. Step 310 adjusts the ratio of the first bias current and the second bias current to tune the self resonant frequency close to the intended operating frequency. Step 312 adjusts the sum of the first and second bias currents to affect the reduction in power consumption by the digital circuit. Step 314 detects the minimum sum of the first and second bias currents causing the digital circuit to continue operation. Step 316 then locks the first and second bias currents at their respective values determined in detection step 314.

본 발명에 대한 특별한 실시에가 설명 및 예시되었으나, 이는 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다. 당업자들에게 수정과 변경이 의심할 바 없이 명백할 것이며, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정되도록 의도된다.Although specific embodiments of the invention have been described and illustrated, it is not intended to limit the invention. Modifications and variations will no doubt be apparent to those skilled in the art, and the invention is intended to be limited only by the appended claims.

본 발명은 전자 디지털 회로, 특히 전력 소모 최소화를 위한 고주파수 분배기 동작에 대한 방법 및 회로에 대해 이용 가능하다. The invention is applicable to electronic digital circuits, in particular to methods and circuits for high frequency divider operation for minimizing power consumption.

Claims (12)

회로 동작 방법(200)으로서,As a circuit operation method 200, 디지털 회로의 제 1 자기 공진 주파수 측정 단계(202); 및Measuring the first magnetic resonance frequency of the digital circuit (202); And 동작 주파수에 근접한 제 2 자기 공진 주파수를 생성하는 상기 언급된 디지털 회로에 인가된 제 1 바이어스 전류를 조정하는 단계(204)를Adjusting 204 a first bias current applied to the above-mentioned digital circuit which produces a second self resonant frequency close to the operating frequency. 포함하며,Include, 여기서 상기 디지털 회로에 의해 요구되는 전력은 상기 제 1 자기 공진 주파수에서 제 2 자기 공진 주파수까지의 동작동안 감소되는, 회로 동작 방법(200).Wherein the power required by the digital circuit is reduced during operation from the first self resonant frequency to a second self resonant frequency. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 2 자기 공진 주파수를 실행하는 상기 디지털 회로에 인가된 제 2 바이어스 전류를 조정하는 단계를 더 포함하는, 회로 동작 방법.Adjusting a second bias current applied to the digital circuit executing the second self resonant frequency. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 2 자기 공진 주파수를 실행하는 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 비를 조정하는 단계(208)를 더 포함하는, 회로 동작 방법.Adjusting (208) a ratio of first and second bias currents to effect the second self resonant frequency. 제 2 청구항에 있어서, According to claim 2, 상기 디지털 회로에 의한 전력 소모 감소를 실현하기 위해 상기 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 합을 조정하는 단계(210)를 더 포함하는, 회로 동작 방법.Adjusting (210) the sum of the first and second bias currents to realize a reduction in power consumption by the digital circuit. 제 4 청구항에 있어서,The method of claim 4 wherein 상기 디지털 회로가 계속 동작하도록 하는 상기 제 1 및 제 2 바이어스 전류에 대한 최소 합을 검출하는 단계(210)를 더 포함하는, 회로 동작 방법.Detecting (210) a minimum sum of said first and second bias currents for causing said digital circuit to continue operating. 제 5 청구항에 있어서, The method of claim 5 wherein 상기 디지철 회로가 동작할, 검출 단계에서 결정된 상기 제 1 및 제 2 바이어스 전류에 대한 최소 합을 설정하는 단계(210)를 더 포함하는, 회로 동작 방법.Setting (210) a minimum sum of the first and second bias currents determined in the detecting step, in which the digital circuit will operate. 전자 디바이스의 동작 기간 동안 전력 소모를 감소하기 위한 방법(300)으로서,A method 300 for reducing power consumption during an operation period of an electronic device, the method comprising: 전자 디바이스 내 자기 공진 주파수에서 최대 신호 입력 감도를 가지는 디지털 회로를 포함하는 단계로서, 그러한 자기 공진 주파수는 적어도 하나의 바이어스 입력 전류에 종속적인, 디지털 회로 포함 단계(302);Including a digital circuit having a maximum signal input sensitivity at a magnetic resonant frequency in the electronic device, wherein the magnetic resonant frequency is dependent on at least one bias input current; 상기 자기 공진 주파수를 측정하는 단계(304);Measuring (304) the magnetic resonance frequency; 의도된 구동 주파수에 근접하는 또 다른 자기 공진 주파수로 상기 디지털 회로를 동조시키기 위해 상기 디지털 회로에 인가된 적어도 하나의 바이어스 전류를 조정하는 단계(306); 및Adjusting (306) at least one bias current applied to the digital circuit to tune the digital circuit to another magnetic resonant frequency approaching the intended drive frequency; And 측정 단계에서 결정된 상기 바이어스 전류에서 이후 상기 디지털 회로(308) 를 구동하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스의 동작 기간 동안 전력 소모를 감소하기 위한 방법(300).And subsequently driving said digital circuit (308) at said bias current determined in said measuring step (300). 제 7 항에서,In claim 7, 의도된 동작 주파수에 근접한 자기 공진 주파수로 동조하기 위해 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 비를 조정하는 단계(310);Adjusting the ratio of the first and second bias currents 310 to tune to a self resonant frequency close to the intended operating frequency; 상기 디지털 회로에 의한 전력 소모의 감소를 실현하기 위해 상기 제 1 및 제 2 바이어스 전류의 합을 조정하는 단계(312);Adjusting (312) the sum of the first and second bias currents to realize a reduction in power consumption by the digital circuit; 상기 디지털 회로가 계속 동작하도록 하는 상기 제 1 및 제 2 바이어스 전류에 대한 최소 합을 검출하는 단계(314);Detecting (314) a minimum sum of the first and second bias currents causing the digital circuit to continue operating; 검출 단계에서 결정된 각각의 값에서 상기 제 1 및 제 2 바이어스 전류를 고정하는 단계(316)를 더 포함하는 방법.Fixing (316) the first and second bias currents at respective values determined in the detecting step. 반도체 집적 전자 회로(100)로서,As a semiconductor integrated electronic circuit 100, 분배기에 인가된 특정 바이어스 전류에 종속적인 주파수에서의 자기 공진 되어, 적어도 게이트(102,106) 및 래치(104,108), 발진기 입력 및 분배기 출력을 구비하는 주파수 분배기; A frequency divider self-resonant at a frequency dependent on a particular bias current applied to the divider, the frequency divider having at least gates (102, 106) and latches (104, 108), oscillator inputs and divider outputs; 주파수 분배기에 복수의 게이트 바이어스 전류를 공급하도록 프로그래밍 가능한 게이트 바이어스 전류원(120); 및A gate bias current source 120 programmable to supply a plurality of gate bias currents to the frequency divider; And 복수의 래치 바이어스 전류를 주파수 분배기에 공급하도록 프로그래밍 가능 한 래치 바이어스 전류원(124); 및A latch bias current source 124 programmable to supply a plurality of latch bias currents to a frequency divider; And 상기 분배기 출력에서 신호를 감지하고 이의 발진 주파수를 나타내기 위해 연결된 주파수 계측기(112); 및A frequency meter 112 connected to sense the signal at the divider output and indicate its oscillation frequency; And 상기 게이트 및 래치 바이어스 전류원을 프로그래밍하여 주파수 분배기가 특정 목표 주파수 근처에서 자기 공진함을 상기 주파수 계측기가 가리키도록 연결된 제어기(113)를 포함하는, 반도체 집적 전자 회로(100).And a controller (113) coupled to program the gate and latch bias current source to indicate that the frequency meter indicates that a frequency divider is self-resonant near a particular target frequency. 제 9 항에 있어서, 상기 제어기(113)가 주파수 분배기가 그러한 자기 공진을 가능하도록 하기 위해 상기 발진기 입력을 분리하는 스위치(114)에 연결된, 반도체 집적 전자 회로.10. The semiconductor integrated electronic circuit according to claim 9, wherein the controller (113) is connected to a switch (114) that separates the oscillator input to enable a frequency divider to enable such magnetic resonance. 제 9 항에 있어서, 제어기(113)가 상기 특정 목표 주파수에 근접한 상기 자기 공진 주파수를 초래하는 게이트 및 래치 바이어스 전류의 비를 우선 결정하고, 이후 어떤 바이어스 전류의 합의 최소 값이 주파수 분배기 기능을 유지할 지를 결정하는, 반도체 집적 전자 회로. 10. The controller of claim 9, wherein the controller 113 first determines a ratio of gate and latch bias currents resulting in the self resonant frequency close to the particular target frequency, and then the minimum value of the sum of any bias currents maintains the frequency divider function. Semiconductor integrated electronic circuitry. 제 11 항에 있어서, 온도 변화를 관찰하고, 충분한 변화가 검출된 경우, 상기 제어기로 하여금 어떠한 바이어스 전류의 최소 합이 주파수 분배기 기능을 유지할 것인지를 재결정하게 하는 상기 제어기 내에 배열된 온도 센서(115)를 더 포함하는, 반도체 집적 전자 회로.12. A temperature sensor (115) arranged in the controller according to claim 11, wherein the temperature sensor (115) is arranged in the controller to observe the temperature change and, if a sufficient change is detected, to cause the controller to re-determine which minimum current of bias current will maintain the frequency divider function. The semiconductor integrated electronic circuit further comprising.
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