KR20230156924A

KR20230156924A - 측정 집적 회로를 이용하여 전압 노드의 전압 레벨을 측정

Info

Publication number: KR20230156924A
Application number: KR1020237034177A
Authority: KR
Inventors: 라이 조우
Original assignee: 마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-11-15
Also published as: US20220317164A1; JP2024514472A; DE112022001880T5; WO2022212992A1; TW202242433A; CN117157533A

Abstract

하나 이상의 실시예는 전압 노드를 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 예시적인 방법은 측정 회로의 입력과 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드 사이에, 디커플링된 커패시터를 포함하는 회로를 제공하는 단계(디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함함); 회로를 이용하여 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨과 관련된 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값을, 측정 회로에 의해, 생성하는 단계; 및 제1 디지털 값 및 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 제2 디지털 값을, 프로세서에 의해, 생성하는 단계(스케일링 인자는 제1 디지털 값에 의해 표현되는 전압 레벨과 전압 노드에서의 전압 레벨 사이의 미리 특정된 관계를 나타냄)를 포함할 수 있다.

Description

측정 집적 회로를 이용하여 전압 노드의 전압 레벨을 측정

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2021년 3월 31일자에 출원된 "ON CHIP MEASUREMENT OF HIGH VOLTAGE NODE WITH LOW VOLTAGE MEASUREMENT CIRCUIT AND RELATED SYSTEMS, METHODS AND DEVICES"에 대한 미국 특허 가출원 일련 번호 63/200,837의 35 U.S.C. § 119(e) 하의 이익을 주장하며, 그 내용 및 개시는 그 전체가 이러한 참고로서 본원에 통합된다.

기술분야

하나 이상의 예는 아날로그 노드의 측정에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 전압 노드의 칩 측정에 대한 것이다.

집적 회로(칩)는 자동차 및 산업 콘텍스트를 포함하는 다양한 동작 콘텍스트에서 이용된다.

임의의 특정 요소 또는 동작에 대한 논의를 쉽게 식별하기 위해, 참조 번호에서의 최상위 숫자 또는 숫자들은 그 요소가 처음 도입되는 도면 번호를 지칭한다.
도 1은 하나 이상의 예에 따라, 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 하나 이상의 예에 따라, 전압 모니터링 시스템을 도시한 개략도이다.
도 3은 하나 이상의 예에 따라, 전압 노드의 전압 도메인보다 더 낮은 전압 도메인을 갖는 측정 회로를 이용하여 하이 노드에서의 전압을 측정하기 위한 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 4는 하나 이상의 예에 따라, 측정 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 5는 하나 이상의 예에 따라, NMOS 스위치의 단면도를 도시한 개략도이다.
도 6은 하나 이상의 예에 따라, 전압 모니터링 시스템을 도시한 개략도이다.
도 7은 하나 이상의 예에 따라, 전압 노드의 전압 도메인보다 더 낮은 전압 도메인을 갖는 측정 회로를 이용하여 하이 노드에서의 전압을 측정하기 위한 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 8은 하나 이상의 예에 따라, 도 7에 도시된 프로세스의 제1 측정 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 9는 하나 이상의 예에 따라, 도 7에 도시된 프로세스의 제2 측정 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 10은 하나 이상의 예에 따라, 전자 시스템을 도시한 개략도이다.
도 11은 하나 이상의 예에 따라, 도 2의 전압 모니터링 시스템의 고려되는 동작으로부터의 신호를 도시한 타이밍도이다.
도 12는 하나 이상의 예에 따라, 도 6의 전압 모니터링 시스템의 고려되는 동작으로부터의 신호를 도시한 타이밍도이다.

하기의 상세한 설명에서, 이의 일부를 형성하고, 본 개시내용이 실시될 수 있는 예의 특정한 예가 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 이들 예는 당업자가 본 개시내용을 실시하는 것을 가능하게 하도록 충분히 상세하게 설명된다.그러나, 본원에서 가능하게 된 다른 예가 활용될 수 있으며, 본 개시내용의 범주로부터 벗어남이 없이 구조적, 재료 및 프로세스 변경이 이루어질 수 있다.

본원에 제시된 예시는 임의의 특정한 방법, 시스템, 디바이스 또는 구조의 실제 모습(actual view)인 것으로 의미되는 것이 아니라, 단지 본 개시내용의 예를 설명하기 위해 사용되는 이상화된 표현일 뿐이다. 몇몇 경우에서, 다양한 도면 내의 유사한 구조 또는 구성요소가 독자의 편의를 위해 동일한 또는 유사한 넘버링을 보유할 수 있지만, 넘버링에 있어서의 유사성은 구조 또는 컴포넌트가 크기, 조성, 구성 또는 임의의 다른 특성에 있어서 동일하다는 것을 반드시 의미하지는 않는다.

다음의 설명은 당업자가 개시된 예를 실시할 수 있게 돕기 위한 예를 포함할 수 있다. 용어 "예시적인", "예로서", 및 "예를 들어"의 사용은 관련 설명이 설명을 위한 것임을 의미하며, 본 개시내용의 범주가 예 및 법적 등가물을 포괄하도록 의도되지만, 그러한 용어의 사용은 예 또는 본 개시내용의 범주를 명시된 구성요소, 단계, 특징, 기능 등으로 제한하도록 의도되지 않는다.

본원에서 일반적으로 설명되고 도면에 예시된 바와 같은 예의 구성요소가 광범위한 다양한 상이한 구성으로 배열되고 설계될 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 다양한 예의 다음의 설명은 본 개시내용의 범주를 제한하도록 의도된 것이 아니라, 다양한 예를 대표할 뿐이다. 예의 다양한 양태가 도면에 제시될 수 있지만, 명확히 지시되지 않는 한 도면은 반드시 축척대로 도시되는 것은 아니다.

또한, 도시되고 설명된 특정한 구현예는 예일 뿐이며, 본원에서 달리 명시되지 않는 한 본 개시내용을 구현하는 유일한 방법으로 해석되지 않아야 한다. 요소, 회로, 및 기능은 불필요한 세부 사항으로 본 개시내용을 모호하게 하지 않기 위해 블록도 형태로 도시될 수 있다. 반대로, 도시되고 설명된 특정한 구현예는 예시적인 것일 뿐이며, 본원에서 달리 명시되지 않는 한 본 개시내용을 구현하는 유일한 방법으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 블록 정의 및 다양한 블록 사이의 로직 분할은 특정한 구현예의 예시이다. 본 개시내용이 많은 다른 분할 솔루션에 의해 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다. 대부분의 경우, 타이밍 고려 사항 등에 관한 세부사항은 그러한 세부사항이 본 개시내용의 완전한 이해를 얻기 위해 필요하지 않고 당업자의 능력 내에 있는 경우 생략되었다.

당업자는 정보 및 신호가 다양한 상이한 기술 및 기법 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 도면은 표현 및 설명의 명료함을 위해 신호를 단일 신호로 예시할 수 있다. 신호는 신호의 버스를 표현할 수 있으며, 버스는 다양한 비트 폭을 가질 수 있고 본 개시내용은 단일 데이터 신호를 포함하는 임의의 수의 데이터 신호 상에 구현될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

본원에 개시된 실시예와 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록, 모듈 및 회로는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 집적 회로(IC), 주문형 집적 회로(ASIC, application specific Integrated circuit), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍 가능 논리 디바이스, 개별 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별 하드웨어 구성요소, 또는 본원에 기술된 기능을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합(이들 모두는 "프로세서"라는 용어의 사용에 포괄됨)을 이용하여 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안에서, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 기계일 수 있다. 프로세서는, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 협력하는 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 이러한 구성과 같은 컴퓨팅 디바이스의 조합으로 또한 구현될 수 있다. 프로세서를 포함하는 범용 컴퓨터는 특수 목적 컴퓨터로 간주되는 반면, 범용 컴퓨터는 본 개시내용의 실시예와 관련된 컴퓨팅 명령어(예를 들어, 비제한적으로, 소프트웨어 코드)를 실행할 것이다.

예는 순서도, 흐름도, 구조도, 또는 블록도로서 도시되는 프로세스에 관점에서 설명될 수 있다. 순서도가 동작 행위를 순차적인 프로세스로서 설명할 수 있지만, 다수의 이러한 행위는 다른 순서로, 병렬로, 또는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 또한, 행위의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는 방법, 스레드, 기능, 절차, 서브루틴, 서브프로그램, 다른 구조, 또는 이들의 조합에 대응할 수 있다. 또한, 본원에 개시된 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 둘 모두에서 구현될 수 있다. 소프트웨어에서 구현되는 경우, 기능은 컴퓨터 판독 가능 매체에 하나 이상의 명령어 또는 코드로서 저장되거나 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 한 장소로부터 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 둘 모두를 포함한다.

"제1", "제2" 등과 같은 지정을 사용하는 본원의 요소에 대한 임의의 지칭은 이러한 제한이 명시적으로 언급되지 않는 한, 그러한 요소의 수량 또는 순서를 제한하지 않는다. 오히려, 이러한 지정은 둘 이상의 요소 또는 요소의 사례 사이를 구별하는 편리한 방법으로서 본원에서 사용될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 요소에 대한 지칭은 2개의 요소만이 거기에서 사용될 수 있거나 제1 요소가 일부 방식으로 제2 요소를 선행해야 한다는 것을 의미하지 않는다. 또한, 달리 언급되지 않는 한, 요소의 세트는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 주어진 파라미터, 특성 또는 조건과 관련한 용어 "실질적으로"는, 당업자가 이해할 정도로, 주어진 파라미터, 특성 또는 조건이 허용 가능한 제조 공차 이내와 같은 적은 정도의 변동을 사용하여 충족되는 것을 의미하고 포함한다. 예로서, 실질적으로 충족되는 특정 파라미터, 특성 또는 조건에 따라, 파라미터, 특성 또는 조건은 적어도 90% 충족되거나, 적어도 95% 충족되거나, 심지어 적어도 99% 충족될 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 위", "아래", "상", "기저", "상부(upper)", "하부(lower)" 등과 같은 임의의 상관적인 용어는 본 개시 및 첨부 도면을 이해함에 있어서 명료함 및 편리함을 위해 사용되며, 문맥이 명확하게 달리 지시하는 경우를 제외하고는, 임의의 특정한 선호도, 배향, 또는 순서를 함축하거나 그에 의존하지 않는다.

이 설명에서, 용어 "커플링된" 및 이의 파생어는 2개의 요소가 서로 공동 작동하거나 상호작용하는 것을 나타내는 데에 사용될 수 있다. 요소가 또 다른 요소에 "커플링된" 것으로 설명되는 경우, 요소는 직접적인 물리적 또는 전기적 접촉일 수 있거나 중간 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 대조적으로, 요소가 또 다른 요소에 "직접적으로 커플링된" 것으로 설명되는 경우, 중간 요소 또는 층이 존재하지 않는다. 용어 "연결된"은 본 설명에서 용어 "커플링된"과 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 명확하게 달리 지시되거나 문맥이 당업자에게 달리 지시하지 않는 한 동일한 의미를 갖는다.

아날로그-디지털 변환기(ADC, analogic-to-digital-converter)와 같은 측정 회로는 노드에서 전압 레벨을 측정하고 측정된 전압 레벨에 대응하는 디지털 값을 생성하는 데 사용될 수 있다. ADC는 전형적으로, 관심 노드와 ADC의 입력 사이에 배열된 다른 회로부의 도움을 갖지 않는 한, ADC의 입력에 존재하는 전압 레벨(본원에서는 "입력 범위"로 지칭됨)에 정확하게 대응하는 디지털 값을 생성할 수 있는 전압 레벨의 범위를 갖는다.

집적 회로(IC)에서 구현되는 디지털 측정 회로(예컨대, 비제한적으로, 연속 근사(SAR) ADC)의 경우, 입력 범위는 전형적으로 IC 기술의 유형에 의해 제한된다. 비제한적인 예로서, 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS, Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 타입(type) 집적 회로 내에 구현되는 디지털 ADC는 전형적으로 3.3V 미만(예를 들어, 비제한적으로, 0V 내지 1.2V, 0V 내지 1.8V, 0V 내지 3.3V)의 입력 범위를 갖는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "측정 회로"는 집적 회로 내에 구현된 디지털 측정 회로를 의미한다. IC에서, 다른 IC 블록을 갖는 전자 시스템에서의 측정 회로는 본원에서 "온-칩"으로 지칭되며, 즉 측정 회로는 IC 상에 있다.

때때로, IC는 칩보다 더 높은 전압 도메인에서 동작하거나 전압을 생성하는 전자 회로와 인터페이싱한다. 비제한적인 예로서, 주어진 전자 회로의 전압 도메인에서 신호를 나타내는 데 사용되는 전압 레벨은, 비제한적으로, 전자 회로와 인터페이싱하는 IC의 전압 도메인에서의 신호를 나타내는 데 사용되는 전압 레벨보다 높을 수 있다(예를 들어, 비제한적으로, 5 내지 10V 대 1.2V 내지 3.3V).

관심 노드(측정될 노드)에서의 전압 레벨이 측정 회로의 입력 범위 밖에 있는 경우, 본 개시내용의 발명자에게 알려진 하나의 기술은 관심 노드에서의 전압 레벨의 일부 미리 특정된 비인 전압 레벨을 갖는 입력 전압을 측정할 것이다. 예를 들어, 저항성 전압 분배기 회로는 관심 노드에서의 전압 레벨의 미리 특정된 비인 전압 레벨을 갖는 입력 전압을 제공하기 위해 측정 회로의 입력에 관심 노드를 커플링시킬 수 있다. 측정 회로에 의해 생성된 디지털 값은 입력 전압의 전압 레벨에 대응하고, 이어서 관심 노드에서의 전압과 전압 분배기 회로의 출력에서의 전압 사이의 관계(예를 들어, 비제한적으로, 전달 함수)를 인식하는 프로세서에 의해 조정된다(예를 들어, 비제한적으로, 스케일링 업된다).

관심 노드에서 전압을 제공하는 전압원이 낮은 출력 임피던스를 갖는 경우, 관심 노드와 전압 분배기 회로의 출력 사이의 관계에 대한 낮은 출력 임피던스의 영향은 무시할 수 있다. 따라서, 낮은 출력 임피던스 전압원의 경우에는, 측정 회로에 의해 생성된 디지털 값을 수신하는 프로세서에서 관계가 미리 특정되는 경우, 프로세서는 이론적으로 미리 특정된 관계에 응답하여 관심 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 디지털 값 및 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 나타내는 디지털 값을 계산할 수 있어야 한다.

칩의 작동 동안, 특정 응용에 대해 높은 임피던스 노드가 종종 생성된다. 자동차 칩의 비제한적인 예에서, 고전압, 고임피던스(HVHZ) 노드가 생성되고, 집중적으로 사용된다. 이러한 HVHZ 노드는, 비제한적인 예로서, 기능적 안전 요건을 준수하기 위해, 측정 회로에 의한 것을 포함하여, 온-칩으로 모니터링된다. 다양한 예가 고전압, 고임피던스 노드를 참조하여 본원에서 설명되지만, 본 개시내용은 그렇게 제한되지 않고, 다양한 예는 측정 회로보다 더 높거나, 동일하거나 더 낮으며, 고 또는 저 임피던스를 갖는 임의의 전압 노드를 측정하는 것을 포함하고/포함하거나 이와 관련될 수 있다. 개시된 예는, 비제한적으로, 고임피던스, 고전압 노드, 저임피던스, 고전압 노드, 고임피던스, 저전압 노드, 또는 저임피던스 저전압 노드를 측정하는 데 이용될 수 있다.

측정 회로보다 더 높은 전압 도메인에서 관심 노드가 고임피던스 노드(즉, 전압원의 고임피던스 출력)에 의해 측정 회로에 커플링될 때, 본 개시내용의 발명자는 관심 노드와 전압 분배기 회로(또는 다른 스케일링 회로)의 출력 사이의 관계에 대한 고임피던스의 영향이 무시할 수 없고, 사실상 상당할 수 있음을 인식한다. 따라서, 미리 특정된 관계는 이러한 고임피던스의 영향을 고려하지 않는 경우, 전압 분배기의 출력과 관심 노드 사이의 관계를 정확하게 나타내지 않을 수 있다.

비제한적인 예로서, HVHZ 노드는 (온-칩에 구현된 이러한 저항이 전형적으로 HVHZ 노드의 임피던스보다 훨씬 작기 때문에) 저항성 전압 분배기 회로를 로딩하여 관심 노드와 저항성 전압 분배기 회로로의 입력 사이에 전압 강하를 야기할 수 있다.

본 개시내용의 발명자에게 알려진 위에서 논의된 전압 강하를 해결하기 위한 하나의 기술은 저항성 전압 분배기 회로 내의 저항기의 저항 또는 물리적 크기를 일반적으로 메가 옴(Mohm)으로 증가시키는 것이다. 그러나, 칩 설계자는 Mohm 저항기에 대한 실면적 요건을 제공할 수 없을 수도 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "고전압 노드"는 측정 회로의 전압 도메인보다 높은 전압 도메인을 갖는 전압 노드를 의미한다. 전압 노드에서의 신호를 나타내는 데 사용되는 전압 레벨이 측정 회로에서의 신호를 나타내는 데 사용되는 전압보다 더 높을 수 있기 때문에 전압 도메인은 더 높을 수 있다. 측정 회로가 노드에서의 전압 레벨을 신뢰성 있게 측정할 수 있는 입력 범위보다 전압 노드에서의 전압 레벨이 더 높을 수 있기 때문에 전압 도메인은 더 높을 수 있다.

도 1은 하나 이상의 예에 따라, 장치(100)를 도시한 개략도이다.

장치(100)는 프로세서(114), 측정 회로(102), 전압 스케일링 회로(104) 및 전압 노드(106)를 포함한다. 프로세서(114)는 측정 회로(102)의 출력을 수신하도록 커플링된다. 측정 회로(102)는 전압 스케일링 회로(104)를 통해 전압 노드(106)에 커플링된다.

측정 회로(102)는 일반적으로, 측정 회로(102)의 입력(108)에서의 입력 전압(V_IN)의 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값(116)을 생성하기 위한 디지털 측정 회로이다. 하나 이상의 예에서, 입력 전압(V_IN)은 비제한적으로, SAR ADC의 단일 종단 입력과 같은 단일 종단 입력(single ended input)에 대한 것일 수 있다.

전압 스케일링 회로(104)는 측정 회로(102)의 입력(108)을 전압 노드(106)에 커플링한다. 전압 노드(106)는 전압 도메인(V_Domain1)과 연관되고, 측정 회로(102)는 전압 도메인(V_Domain2)과 연관되며, V_Domain1은 V_Domain2 보다 높다. 전압 스케일링 회로(104)는 전압 스케일링 회로(104)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 미리 특정된 관계에 따라 스케일링된 전압(V_SCALE)을 생성할 것이며, 여기서 전압 스케일링 회로(104)의 입력 전압은 전압 스케일링 회로(104)의 입력(110)에서 나타나는 전압(V_DC)이고, 전압 스케일링 회로(104)의 출력 전압은 전압 스케일링 회로(104)의 출력(112)에서 나타나는 스케일링된 전압(V_SCALE)이다. 하나 이상의 예에서, 전압(V_SCALE)은 전압(V_DC)의 스케일링 다운된 버전이고, 즉, 전압(V_SCALE)의 전압 레벨은 스케일링된전압(V_DC)의 전압 레벨보다 낮고, 스케일링된 전압(V_SCALE)의 전압 레벨과 전압(V_DC)의 전압 레벨 사이의 관계는 미리 특정된 관계이며, 이는 본원에서 "비례"로도 특징지어질 수 있다. 하나 이상의 예에서, 전압 스케일링 회로(104)는 측정 회로(102)의 로직(122)에 의해 생성된 측정 프로세스에 대한 제어 신호(124)에 적어도 부분적으로 응답하여 스케일링된 전압(V_SCALE)을 생성한다.

프로세서(114)는 일반적으로, 제1 디지털 값(116) 및 스케일링 인자(120)에 적어도 부분적으로 응답하여 전압(V_DC)의 전압 레벨을 나타내는 제2 디지털 값(118)을 생성할 것이다. 스케일링 인자(120)는 전술한 전압 스케일링 회로(104)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 미리 특정된 관계를 나타낸다. 하나 이상의 예에서, 프로세서(114)는 제2 디지털 값(118)을 획득하기 위해 스케일링 인자(120)를 이용하여 제1 디지털 값(116)을 조정(예를 들어, 비제한적으로, 증가)한다.

도 2는 하나 이상의 예에 따라, 전압 모니터링 시스템(200)을 도시한 개략도이다. 전압 모니터링 시스템(200)은 장치(100)의 비제한적인 예이다.

전압 모니터링 시스템(200)은 전압 스케일링 회로(214) 및 선택적인 아날로그 연결부(206)를 통해 전압 노드(202)에 커플링된 측정 회로(204)를 포함한다.

전압 스케일링 회로(214)는 일반적으로 입력(216)에서의 제1 전압 레벨로부터 출력(210)에서의 더 낮은 제2 전압 레벨로 전압을 스케일링 다운한다. 전압 스케일링 회로(214)는 전압 모니터링 시스템(200)에서 커플링되어, 전압 스케일링 회로(214)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 미리 특정된 관계에 따라 전압 노드(202)에서의 전압(V_DC)(전압 스케일링 회로(214)의 입력 전압)의 스케일링 다운된 버전인 스케일링된 전압(V_SCALE)(전압 스케일링 회로(214)의 출력 전압)을 생성한다.

측정 회로(204)는 일반적으로 디지털 측정 회로이고, 선택적으로 연속 근사 레지스터(successive approximation-register)(232)(SAR ADC(232))를 포함한다. 측정 회로(204)는 입력 전압(V_IN)의 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값(212)을 생성하고, V_IN은 선택적으로 SAR ADC(232)의 단일 종단 전압 입력을 위한 것이다.

스케일링 인자(234)(프로세서(226)에서 저장되거나 구성되는 또는 이에 액세스가능한 함수 또는 값)를 통해 전압 스케일링 회로(214)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 미리 특정된 관계를 인식하는 프로세서(226)는, 스케일링 인자(234)를 이용하여 제1 디지털 값(212)을 증가시킴으로써 전압 노드(202)에서의 전압(V_DC)의 전압 레벨을 나타내는 제2 디지털 값(236)을 생성한다.

선택적인 아날로그 연결부(206)(선택적으로 블록(206)의 점선 테두리로 표시됨)는 일반적으로 칩의 아날로그 노드 사이에 전기적 연결부를 제공할 것이다. 도 2에서, 아날로그 연결부(206)는, 예를 들어, 측정 회로(204)에 의한, 이러한 아날로그 노드 및 그들의 아날로그 회로부의 측정 또는 모니터링을 위한 하나 이상의 아날로그 노드에 대한 액세스 포인트이다. 아날로그 연결부(206)는 전압 노드(202)와 측정 회로(204) 사이의 전압 경로의 적어도 일부를 제공한다. 도 2에 의해 도시된 특정 예에서, 아날로그 연결부(206)는 스케일링된 전압(V_SCALE)을 V_IN으로서 측정 회로(204)의 입력(230)에 운반할 것이다. 하나 이상의 예에서, 아날로그 연결부(206)는 전압 노드(202)에 물리적으로 위치한 전압 스케일링 회로(214)를 온-칩의 다른 곳에 물리적으로 위치한 측정 회로(204)에 커플링시킬 수 있다. 아날로그 연결부(206)는, 비제한적인 예로서, 아날로그 테스트 버스로서 구성된 온-칩 금속 와이어 및 CMOS 스위치를 포함할 수 있다.

전압 스케일링 회로(214)로 다시 돌아가면, 전압 스케일링 회로(214)는 다수의 온-칩 커패시터, 여기서는 각각의 제1 단부가 접지에 각각 커플링되는 2개의 커패시터(CAP1 및 CAP2), 및 스위치, 여기서는 도시된 바와 같은 각자의 제어 신호(S1, S2 및 S3)를 통해 스위칭 가능한 커플링 및 디커플링을 위해 온(ON)(즉, 턴 온) 또는 오프(OFF)(즉, 턴 오프)되도록 제어되는 스위치(218, 220, 222, 및 224)를 포함하며, 제어 신호(S1, S2, 및 S3)는 측정 회로(204)의 로직(238)에 의해 생성된다. 소정 CMOS 프로세스에서, 온-칩 커패시터 및 트랜지스터 스위치는 고전압을 지원하도록 구현될 수 있는데, 예를 들어, 고전압 게이트 산화물 커패시터는 최대 20V를 지원할 수 있고, 스위치를 구축하는 고전압 NMOS 또는 PMOS 트랜지스터는 최대 20V를 지원할 수 있다.

일반적으로 말하면, 전압 스케일링 회로(214)의 동작은 "충전(charge) 단계" 및 "전하(charge) 공유 단계"에 따라 로직(238)에 의해 생성된 제어 신호(S1, S2 및 S3)에 적어도 부분적으로 응답하여 제어될 수 있다. 충전 단계 동안, 커패시터(CAP1)는 (신호(S1)에 응답하여 온인 스위치(218)를 통해) 전압 노드(202)에 커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 커플링됨), 커패시터(CAP2)를 포함하는 전압 스케일링 회로(214)의 나머지로부터 디커플링된다(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨)(스위치(220)는 신호(S2)에 응답하여 오프임). 커패시터(CAP2)는 커패시터(CAP1)로부터 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨)(스위치(220)는 신호(S2)에 응답하여 오프임) 전압 스케일링 회로(214)의 출력(210)으로부터 디커플링되고(스위치(224)는 신호(S3)에 응답하여 오프임), 접지 연결부 사이에 직렬 커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 커플링됨)(스위치(222)는 신호(S4)에 응답하여 온임), 따라서 접지 전압(예를 들어, 비제한적으로 0 볼트)으로 리셋(충전)된다.

전하 공유 단계 동안, 커패시터(CAP1)는 전압 노드(202)로부터 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨)(스위치(218)가 오프임), 커패시터(CAP1 및 CAP2)는 서로 커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 커플링됨)(스위치(220)는 신호(S2)에 응답하여 온임), 커패시터(CAP2)의 제2 단부는 접지로부터 디커플링된다(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨)(스위치(222)는 신호(S4)에 응답하여 오프임).

충전 단계 및 전하 공유 단계는 방정식 1: 로 표현된 바와 같이 동일한 총 전하 Q=V_DC*C1를 가지며, 여기서 C1 및 C2는 각자의 커패시터(CAP1 및 CAP2)에 대한 커패시턴스 값이고, V_DC는 임피던스(Rout)를 통해 DC 전압원(208)에 의해 제공되는 전압이고, V_SCALE은 전압 스케일링 회로(214)에 의해 제공되는 스케일링된 전압이다. 따라서, 방정식 1을 다시 작성하면, 임피던스(Rout)를 통해 전압원(208)에 의해 제공되는 전압(V_DC)과 스케일링된 전압(V_SCALE) 사이의 관계는 방정식 2로 표현될 수 있다:

.

하나 이상의 예에서, 측정 회로(204)의 전압 도메인 내에서 스케일링된 전압(V_SCALE)을 초래할 것으로 예상되는 커패시터(CAP1 및 CAP2)에 대한 커패시턴스 값이 선택될 수 있다.

스위칭 전류(I_sw1)는 스위치(218)가 주기적으로 턴 온될 때 임피던스(Rout)와 CAP1 사이의 평균 전류이다. 스위치(218)의 각 온 사이클의 시작 시 CAP1에 걸친 0 볼트의 초기 충전으로, 전류(I_sw1)의 크기는 다음 방정식으로 표현되며: _sw1 =C1*(V _DC )*f _S1 , 여기서 f _S1 는 스위치(218)를 턴 온 및 턴 오프하는 데 사용되는 신호(S1)의 주파수이다. 느린 클록 주파수(약 1 ㎑ 내지 10 ㎑) 및 작은 커패시턴스(C1)(약 300 fF)가 있는 경우 스위칭 전류(I_sw1)는 작다(0.1 μA 미만). 스위칭 전류(I_sw1)가 작고 임피던스(Rout)의 임피던스가 최대 약 1 Mohm일 때, 임피던스(Rout)에 걸친 전압 강하는 I_sw1*Rout < 0.1V 이고, 이는 무시될 수 있다. 달리 말하면, V_DC는 임피던스(Rout)에 걸친 전압 강하가 없는 것처럼 스위치(218)에 의해 보여지고 CAP1을 충전한다.

스위치(222) 및 그 다양한 CMOS 트랜지스터가 턴 온될 때, 그것은 접지로의 경로를 제공한다. 스위치(222) 및 그 다양한 CMOS 트랜지스터가 턴 오프될 때(즉, 온으로부터 오프로의 전이), 누설 전류(I_LEAK)(보다 구체적으로, 역 바이어싱된 PN 접합 누설 전류와 고전압/저전압 트랜지스터 스위치의 문턱값 미만의 누설 전류의 혼합)는 스위치(222)의 턴 오프된 CMOS 트랜지스터를 통해 접지를 향해 흐른다.

스위치(222)가 전하 공유 단계 동안 턴 오프될 때, 커패시터(CAP1) 상의 충전 단계 동안 저장된 전하의 일부는 누설 전류(I_LEAK)를 통해 커패시터(CAP1 및 CAP2)로부터 드레인되어, V_DC를 V_SCALE로 스케일링 다운(scaling down)하는 것에 기여한다. 누설 전류(I_LEAK)는 온도에 따라 극적으로 증가할 수 있고, 이러한 회로의 동작 온도는 자동차 응용에서, 예를 들어, 145℃까지 동작할 수 있다.

따라서, 저 주파수 제어 신호(S1)는 적어도 하나의 단점이 있는데, 느린 클록 주파수가 긴 클록 주기(T)를 의미하고, 누설로 인한 모든 전하 손실이 스위치(222)에 대한 클록 오프 주기(온 시간 = 오프 시간 = T/2)의 함수, 즉, I_leak*T/2이기 때문이다. 따라서, I_leak는 더 느린 클록으로 더 많은 에러를 도입하며, 이는 측정 정확도를 감소시킬 수 있다.

도 3은 하나 이상의 예에 따라, 전압 노드의 전압 도메인보다 더 낮은 전압 도메인을 갖는 측정 회로를 이용하여 전압 노드에서의 전압을 측정하기 위한 프로세스(300)를 도시한 흐름도이다.

동작(302)에서, 프로세스(300)는 제2 전압 도메인(예를 들어, 도 2의 V_DOMAIN2)을 갖는 측정 회로의 입력(예를 들어, 비제한적으로, 측정 회로(204)의 측정 입력(230))과 제1 전압 도메인(예를 들어, 도 2의 V_DOMAIN1)을 갖는 고전압 노드(예를 들어, 비제한적으로, 전압 노드(202)) 사이에 디커플링된 커패시터(즉, 스위칭 가능하게 디커플링된 커패시터)를 포함하는 회로(예를 들어, 비제한적으로, 전압 스케일링 회로(214))를 제공하며, 제2 전압 도메인은 제1 전압 도메인보다 낮다. 디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 도 2의 CAP1) 및 제2 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 도 2의 CAP2)를 포함한다.

비제한적인 예로서, (전압 노드(202)와 연관된) 전압 도메인(V_Domain1)은 (측정 회로(204)와 연관된) 전압 도메인(V_Domain2)보다 신호를 표현하기 위해 더 높은 전압 레벨을 사용하기 때문에, 전압 노드(202)는 측정 회로(204)보다 더 높은 전압 도메인과 연관되어 있다. 대안적으로, 이는 (전압 노드(202)와 연관된) 전압 도메인(V_DOMAIN1)보다 신호를 표현하기 위해 더 낮은 전압 레벨을 사용하는 (측정 회로(204)와 연관된) 도메인(V_DOMAIN2)으로서 특성화될 수 있다.

비제한적인 예로서, 도 2를 참조하면, 커패시터(CAP1 및 CAP2)를 커플링하는 스위치(220)가 신호(S2)에 대한 응답으로 오프이기 때문에, 커패시터(CAP1 및 CAP2)는 초기에 서로 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고)(즉, "디커플링된 커패시터"이고); 커패시터(CAP1)를 전압 노드(202)와 커플링하는 스위치(218)가 신호(S2)에 응답하여 오프이기 때문에, 커패시터(CAP1)는 초기에 전압 노드(202)로부터 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고); 커패시터(CAP2)의 제2 단부를 접지와 커플링하는 스위치(222)가 신호(S4)에 응답하여 오프이기 때문에, 커패시터(CAP2)의 제2 단부는 초기에 접지로부터 디커플링된다(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨).

동작(304)에서, 프로세스(300)는, 측정 회로(예를 들어, 비제한적으로, 도 2의 측정 회로(204))에 의해, (예를 들어, 비제한적으로, 전압 스케일링 회로(214)를 이용하는 측정 프로세스를 수행하기 위해 도 2의 측정 회로(204)에서의 로직(238)에 의한 타이밍 제어 및 신호(S1 내지 S4)에 응답하여 전압 스케일링 회로(214)를 통해) 제1 및 제2 커패시터를 포함하는 회로를 이용하여 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여, 전압 노드에서의 전압(예를 들어, 비제한적으로, 전압 노드(202)에서의 V_DC)의 전압 레벨과 관련된 (예를 들어, 비제한적으로, 측정 회로(204)의 입력 전압(V_IN)에 대한) 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값을 생성한다.

동작(306)에서, 프로세스(300)는, 프로세서(예를 들어, 비제한적으로, 프로세서(226))에 의해, 전압 노드에서의 전압(예를 들어, 비제한적으로, 전압 노드(202)에서의 V_DC)의 전압 레벨을 나타내는 제2 디지털 값(예를 들어, 비제한적으로 제2 디지털 값(236))을 생성한다. 프로세스(300)는 제1 디지털 값(예를 들어, 비제한적으로, 제1 디지털 값(212)) 및 스케일링 인자(예를 들어, 비제한적으로, 스케일링 인자(234))에 적어도 부분적으로 응답하여 제2 디지털 값을 생성한다. 스케일링 인자는 제1 디지털 값에 의해 표현되는 전압 레벨과 고전압 노드에서의 전압 레벨 (예를 들어, 비제한적으로, 전압 노드(202)에서의 V_DC)) 사이의 미리 특정된 관계를 나타낸다. 하나 이상의 예에서, 고전압 노드에서의 전압(예를 들어, 비제한적으로, 전압 노드(202)에서의 V_DC)의 전압 레벨을 나타내는 디지털 값을 획득하기 위해, 프로세스(300)는 스케일링 인자로 나타낸 관계에 적어도 부분적으로 응답하여 제1 디지털 값을 조정하여 제2 디지털 값을 획득한다.

도 4는 하나 이상의 예에 따라, 측정 프로세스(400)를 도시한 흐름도이다. 측정 프로세스(400)는 프로세스(300)의 동작(304)에서 수행되는 측정 프로세스의 비제한적인 예이다.

동작(402)에서, 측정 프로세스(400)는, 도 3에 도시된 프로세스(300)의 동작(302)을 참조하여 설명된 바와 같이, 측정 회로의 입력과 전압 노드 사이에 디커플링된 커패시터를 포함하는 회로를 선택적으로 제공하며, 고전압 노드는 측정 회로의 전압 도메인보다 더 높은 전압 도메인을 갖고, 디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함한다.

동작(404)에서, 측정 프로세스(400)는 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(218)가 신호(S1)에 응답하여 턴 온되어) 전압 노드에서의 전압에 적어도 부분적으로 응답하여 제1 커패시터의 완전 충전을 시작한다. 커패시터(CAP1 및 CAP2)를 커플링하는 스위치(220)가 신호(S2)에 응답하여 오프이기 때문에, 제1 커패시터 및 제2 커패시터는 동작(404) 동안 여전히 디커플링된다(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨).

동작(406)에서, 측정 프로세스(400)는 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에서 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 신호(S4)에 응답하여 스위치(222)를 턴 온하여, CAP2가 2개의 접지 연결부 사이에서 직렬로 커플링되도록 커패시터(CAP2)의 제2 단부를 접지에 커플링함) 제2 커패시터(CAP2)의 방전을 시작한다. 선택적으로, 이는 제2 커패시터에 저장된 임의의 전하를 드레인함으로써 제2 커패시터를 리셋할 수 있다.

동작(408)에서, 측정 프로세스(400)는 제1 커패시터 및 전압 노드를 디커플링하고(예를 들어, 비제한적으로, 신호(S1)에 응답하여 스위치(218)를 턴 오프하고), 제2 커패시터(CAP2)의 제2 단부 및 접지 연결부 중 하나를 디커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 신호(S4)에 응답하여 스위치(222)를 턴 오프하여) 각자의 제1 커패시터의 충전 및 제2 커패시터의 방전을 종료한다.

동작(410)에서, 측정 프로세스(400)는 제2 커패시터와 제1 커패시터를 (예를 들어, 비제한적으로, 병렬로) 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 신호(S2)에 응답하여 스위치(220)를 턴 온하여) 제1 커패시터와 제2 커패시터의 전하를 공유한다. (예를 들어, 비제한적으로, 동작(406) 동안) 제1 커패시터에 저장된 전하는 동작(410) 동안 병렬 커플링된 제1 및 제2 커패시터 사이에서 공유된다.

동작(412)에서, 측정 프로세스(400)는 측정 회로의 입력과 커플링된(예를 들어, 비제한적으로, 병렬 커플링된) 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 신호(S3)에 응답하여 스위치(224)를 턴 온하여) 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성한다.

측정 프로세스(400)가 수행될 때, 동작(412)에서 측정 회로의 입력에서 생성된 전압은 전압 노드에서의 전압과 관련된다(즉, 알려진 관계를 가짐). 이러한 관계는 스케일링 인자에 의해 미리 특정되고 전압 노드에서의 전압의 전압 레벨을 계산하는데 이용될 수 있다.

도 5는 NMOS 스위치(500)의 단면도를 도시한 개략도이다. 도 5는 접지에 대한 역 바이어싱된 pn 접합 누설(도면 부호 502로 도시됨) 및 접지에 대한 문턱값 미만의 누설(도면 부호 504로 도시됨)을 포함하는 다양한 누설을 도시한다. 예를 들어, 도 2의 스위치(222), 또는 도 6의 스위치(622) 중 하나 이상은 NMOS 스위치(500)에 의해 구현될 수 있다. 이해되는 바와 같이, NMOS 스위치(500)는 3개의 단자(즉, 게이트, 드레인 및 소스)를 갖는다. NMOS 스위치(500)의 게이트는 스위치를 턴 오프하기 위해 접지에 커플링되고, 드레인은 스케일링된 전압(V_SCALE)에 커플링될 수 있고, 소스는 접지에 커플링될 수 있다. P 기판(또는 P 웰)은 접지에 커플링된다. 특히, 일부 CMOS 프로세스는 P 기판을 사용하고, 일부 CMOS 프로세스는 P 웰을 사용하며, 이는 모두 본 개시내용의 범주를 초과하지 않는다.

위에서 논의된 바와 같이, 전하 공유 단계 동안 스위치(222)가 턴 오프될 때, 이전 충전 단계 동안 저장된 전하의 일부는 누설 전류(I_LEAK)를 통해 드레인되어, 전압(V_DC)을 스케일링된 전압(V_SCALE)으로 스케일링 다운하는 것에 기여한다. 하나 이상의 예에서, 아날로그 연결부(206)와 같은 아날로그 연결부의 회로부는 접지에 커플링된 다수의 CMOS 트랜지스터 타입 스위치를 포함할 수 있다. 그러한 스위치 및 그들 각자의 CMOS 트랜지스터는, 예를 들어, 아날로그 연결부(206)가 측정 회로(204)에 스케일링된 전압(V_SCALE)을 제공할 때 통상적으로 턴 오프되고, 따라서 아날로그 연결부(206)는 턴 오프된 스위치를 통해 접지로의 누설 전류를 나타낼 수 있다.

전압 모니터링 시스템(200)과 같은 전압 모니터링 시스템에 대하여, 비제한적으로, 넓은 온도 범위에서 동작하기 위해서, 본 개시내용의 발명자는 측정 프로세스에서 전압 스케일링 회로(214) 및 아날로그 연결부(206)에서의 누설 전류를 고려하는 것이 바람직할 것임을 인식한다.

도 6은 하나 이상의 예에 따라 전압 모니터링 시스템(600)을 도시한 개략도이다. 전압 모니터링 시스템(600)은 전압 스케일링 회로(614) 및 아날로그 연결부(606)를 통해 전압 노드(602)에 커플링된 측정 회로(604)를 포함한다.

전압 모니터링 시스템(600)은 전압 노드(602), 전압 스케일링 회로(614), 선택적 아날로그 연결부(606), 측정 회로(604) 및 프로세서(628)를 포함한다. 측정 회로(604)는 전압 스케일링 회로(614) 및 선택적인 아날로그 연결부(606)를 통해 전압 노드(602)에 커플링된다. 프로세서(628)는 측정 회로(604)에 의해 생성된 제1 디지털 값(612)을 수신한다.

전압 스케일링 회로(614)는 다수의 온-칩 커패시터, 여기서는 접지에 각각 커플링되는 커패시터(CAP1, CAP2, 및 CAP3), 및 스위치, 여기서는 스위치(618, 620, 626, 및 622)를 포함하며, 도시된 바와 같은 각자의 제어 신호(S1, S2, S3, S5 및 S4), 측정 회로(604)의 로직(634)에 의해 생성된 제어 신호(S1, S2, S3, S5, 및 S4)를 통해 온(또는 턴 온) 또는 오프(또는 턴 오프)되도록 제어된다. 스위치(624)는 측정 회로(604)의 측정 입력을 향해 스케일링된 전압(V_SCALE)을 선택적으로 제공하기 위해, 측정 회로(604)의 로직(634)에 의해 생성된 신호(S3)에 의해 턴 온 또는 턴 오프된다. 전압 스케일링 회로(614)는 도 2의 전압 스케일링 회로(214)에 포함되지 않은 커패시터(CAP3) 및 스위치(626)를 포함한다.

전압 모니터링 시스템(600)은 전압 모니터링 시스템(200)과 유사하며, 따라서 전압 모니터링 시스템(600)의 유사한 요소는 불필요한 복제를 피하기 위해 여기서는 재설명되지 않는다. 전압 모니터링 시스템(600)은, 아래에서 논의되는 바와 같이, 전압 스케일링 회로(614) 및 선택적인 아날로그 연결부(606)에서의 전류 누설(I_LEAK)의 영향이 전압 모니터링 시스템(200)에 비해 감소될 수 있는, 측정 결과(630)(본원에서는 "최종 디지털 값(630)"이라고도 지칭됨)를 획득한다.

하나 이상의 예에서, 감소된 누설 영향 결과(즉, 최종 디지털 값(630)에 대한 누설 전류의 영향)는 전압 스케일링 회로(614), 선택적인 아날로그 연결부(606), 및 측정 회로(604)를 이용하여 스케일링된 전압(V_DC)의 2회의 측정을 취하고 2회의 측정으로부터 획득된 2개의 값의 차이를 계산함으로써 획득된다. 전하 공유 단계 동안 커패시터(CAP1 및 CAP2)로부터 디커플링된(즉, 스위칭 가능하게 디커플링된) 커패시터(CAP3)를 사용하여 2회의 측정 중 하나, 즉 제1 스케일링된 전압(V_scale1)의 측정이 수행되고(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(620)가 턴 온될 때 스위치(626)가 오프임), 전하 공유 단계 동안 커패시터(CAP1 및 CAP3)에 커플링된(즉, 스위칭 가능하게 커플링된) 커패시터(CAP3)를 사용하여 2회의 측정 중 다른 하나, 즉 제2 스케일링된 전압(V_scale2)의 측정이 수행된다(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(626) 및 스위치(620)가 턴 온됨). 2회 측정의 차이와 V_DC 사이의 관계는 방정식 3에 의해 표현된다:

여기서 T/2는 전하 공유 단계의 시간 지속기간을 나타내는 값(측정 둘 모두에 대해 동일한 것으로 가정됨)이고, I_LEAK는 전하 공유 단계 동안 스위치(622) 및 선택적으로 아날로그 연결부(606)의 스위치에서의 누설 전류(측정 둘 모두에 대해 동일한 것으로 가정됨)이다. 하나 이상의 예에서, 커패시터(CAP3)는 커패시턴스(C1+C2)와 커패시턴스(C1+C2+C3) 사이의 차이가 감소되도록 커패시턴스(C3)를 작게 하도록 선택된다. 하나 이상의 예에서, 커패시턴스(C3)의 값은 커패시턴스(C1)의 값과 동일하거나 또는 그보다 작도록 선택되고, 선택적으로 커패시턴스(C1 및 C3)는 개별적으로 또는 집합적으로 커패시턴스(C2)보다 작도록 선택되어 C1 + C2 >> C3이 되도록 한다. 하나의 특정 예에서, 비제한적인 예에서는 C1=150fF, C2=150fF*3, C3=150fF이다. 따라서, 전압 측정(즉, V_scale1 및 V_scale2의 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값(612)의 각각의 것)에는 개별적으로 방정식 4:

및 방정식 5:

가 유지되도록 누설에 의해 도입된 에러가 포함되지만, V_scale1과 V_scale2(Vs_cale1 및 V_scale2은 각각 2회의 측정을 수행하는 것으로부터의 결과적인 값)의 차이는 누설 전류의 영향을 실질적으로 감소시킨다. 프로세서(628)는 본원에서 논의된 제1 측정 프로세스를 이용하여 V_scale1/V_IN과 V_DC 사이의 관계를 나타내는 제1 스케일링 인자(636a)와, 본원에서 논의된 제2 측정 프로세스를 이용하여 V_scale2/V_IN과 V_DC 사이의 관계를 나타내는 제2 스케일링 인자(636b)를 포함한다.

특히, 전압 모니터링 시스템(600)은 본 개시의 범주를 초과하지 않으면서 누설 전류가 경험 또는 예측되지 않거나 무시할 수 있는 경우에 전압을 측정할 수 있다. 비제한적인 예로서, 전압 모니터링 시스템(600)은 누설 전류를 야기할 가능성이 없는 온도 범위, 또는 하위 범위를 포함하는 온도 범위에서 전압을 측정할 수 있으며, 그 중 일부는 누설 전류를 야기할 수 있고 일부는 그렇지 않을 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 하나 이상의 예에 따라, 전압 노드의 전압 도메인보다 더 낮은 전압 도메인을 갖는 측정 회로를 이용하여 전압 노드에서의 전압을 측정하기 위한 프로세스(700)를 도시한 흐름도이다.

동작(702)에서, 프로세스(700)는, 측정 회로의 입력(예를 들어, 비제한적으로, 측정 회로(604)의 전압 입력)과 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드(예를 들어, 비제한적으로, 전압 노드(602)) 사이에, 디커플링된 커패시터를 포함하는(즉, 스위칭 가능하게 디커플링된) 회로를 제공한다. 디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 도 6의 CAP1), 제2 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 도 6의 CAP2) 및 제3 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 도 6의 CAP3)를 포함한다.

비제한적인 예로서, (전압 노드(602)와 연관된) 전압 도메인(V_Domain1)은 (측정 회로(604)와 연관된) 전압 도메인(V_Domain2)보다 신호를 표현하기 위해 더 높은 전압 레벨을 사용하거나 측정 회로(604)의 입력 범위 외부의 전압 레벨을 사용하기 때문에, 전압 노드(602)는 측정 회로(604)보다 더 높은 전압 도메인과 연관되어 있다. 대안적으로, 이는 (전압 노드(602)와 연관된) 전압 도메인(V_Domain1)보다 신호를 표현하기 위해 더 낮은 전압 레벨을 사용하는 (측정 회로(604)와 연관된) 도메인(V_Domain2)으로서 특성화될 수 있다.

비제한적인 예로서, 도 6을 참조하면, 커패시터(CAP1, CAP2 및 CAP3) 각각의 제1 단부는 접지에 커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 커플링되고), CAP1 및 CAP2를 커플링하는 스위치(620)가 신호(S2)에 응답하여 오프이기 때문에, 커패시터(CAP1 및 CAP2)는 초기에 서로 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고); CAP1를 전압 노드(602)와 커플링하는 스위치(618)가 신호(S1)에 응답하여 오프이기 때문에, 커패시터(CAP1)는 초기에 전압 노드(602)로부터 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고); CAP2의 제2 단부를 접지와 커플링하는 스위치(622)가 신호(S4)에 응답하여 오프이기 때문에, 커패시터(CAP2)의 제2 단부는 초기에 접지로부터 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고); 커패시터(CAP3 내지 CAP2) 각각의 제2 단부를 커플링하는 스위치(626)가 신호(S5)에 응답하여 오프이기 때문에 커패시터(CAP2 및 CAP3)는 초기에 서로 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고); 커패시터(CAP3)의 제2를 접지에 커플링하는 스위치(626) 및 스위치(622)가 각각 신호(S5 및 S4)에 응답하여 오프이기 때문에 커패시터(CAP3)의 제2 단부는 초기에 접지로부터 디커플링된다(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨).

동작(704)에서, 프로세스(700)는, 측정 회로(예를 들어, 비제한적으로, 측정 회로(604))에 의해, (예를 들어, 비제한적으로, 제1 측정 프로세스를 포함하여, 전압 스케일링 회로(614)를 이용하여 하나 이상의 측정 프로세스를 수행하기 위해 측정 회로(604)에서의 로직(634)에 의한 타이밍 제어 및 신호(S1 내지 S5)에 응답하여 전압 스케일링 회로(614)를 통해) 제1, 제2 및 제3 커패시터를 포함하는 회로를 이용하는 제1 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여, 전압 노드에서의 전압 레벨(예를 들어, 비제한적으로, 전압 노드(602)에서의 V_DC의 전압 레벨)과 관련된 전압 레벨(예를 들어, 비제한적으로, 측정 회로(604)의 입력 전압(V_IN)의 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값(예를 들어, 비제한적으로, 디지털 값(612) 중 첫번째 것)을 생성한다.

동작(706)에서, 프로세스(700)는 프로세서(예를 들어, 비제한적으로, 프로세서(628))에 의해, 전압 노드에서의 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 제2 디지털 값을 생성한다. 프로세스(700)는 제1 디지털 값(예를 들어, 비제한적으로, 디지털 값(612) 중 첫번째 것) 및 제1 스케일링 인자(예를 들어, 비제한적으로, 스케일링 인자(636a))에 적어도 부분적으로 응답하여 제2 디지털 값을 생성한다. 제1 스케일링 인자는 제1 디지털 값에 의해 표현되는 전압 레벨과 전압 노드에서의 전압 레벨 사이의 미리 특정된 관계를 나타낸다.

동작(708)에서, 프로세스(700)는, 측정 회로에 의해, 회로를 이용하여 제2 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨과 관련된 추가 전압 레벨을 나타내는 제3 디지털 값(예를 들어, 비제한적으로, 디지털 값(612) 중 두번째 것)을 생성한다.

동작(710)에서, 프로세스(700)는, 프로세서에 의해, 전압 노드에서의 추가 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 제4 디지털 값을 생성한다. 프로세스(700)는 제3 디지털 값 및 제2 스케일링 인자(예를 들어, 비제한적으로, 스케일링 인자(636b))에 적어도 부분적으로 응답하여 제4 디지털 값을 생성한다. 제2 스케일링 인자는 제3 디지털 값에 의해 표현되는 전압 레벨과 전압 노드에서의 전압 레벨 사이의 미리 특정된 관계를 나타낸다.

하나 이상의 예에서, 전압 노드에서의 전압의 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 디지털 값(예를 들어, 비제한적으로, 동작(706)에서의 제2 디지털 값 또는 동작(710)에서의 제4 디지털 값)을 획득하기 위해, 프로세스(700)는 각각 제1 스케일링 인자 또는 제2 스케일링 인자에 의해 표현되는 관계에 적어도 부분적으로 응답하여 제1 디지털 값 또는 제3 디지털 값을 조정한다.

동작(712)에서, 프로세스(700)는 각각 동작(706) 및 동작(710)에서 프로세서에 의해 생성된 제2 디지털 값 및 제4 디지털 값에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 최종 값을 생성한다.

도 8 및 도 9는 하나 이상의 예에 따른, 제1 측정 프로세스(800) 및 제2 측정 프로세스(900)를 각각 도시한 흐름도이다. 제1 측정 프로세스(800) 및 제2 측정 프로세스(900)는 프로세스(700)에서 수행되는 제1 측정 프로세스 및 제2 측정 프로세스의 비제한적인 예이다.

도 8로 돌아가면, 동작(802)에서, 제1 측정 프로세스(800)는 선택적으로, 측정 회로의 입력(예를 들어, 비제한적으로, 측정 회로(604)의 전압 입력)과 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드(예를 들어, 비제한적으로, 전압 노드(602)) 사이에, 디커플링된 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 전압 스케일링 회로(614)의 스위칭가능하게 디커플링된 커패시터)를 제공한다. 디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 도 6의 CAP1), 제2 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 도 6의 CAP2) 및 제3 커패시터(예를 들어, 비제한적으로, 도 6의 CAP3)를 포함한다.

비제한적인 예로서, 도 6을 참조하면, CAP1 및 CAP2를 커플링하는 스위치(620)가 신호(S2)에 응답하여 오프이기 때문에, 커패시터(CAP1 및 CAP2)는 초기에 서로 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고); CAP1을 전압 노드(602)와 커플링하는 스위치(618)가 신호(S1)에 응답하여 오프이기 때문에, 커패시터(CAP1)는 초기에 전압 노드(602)로부터 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고); CAP2 및 CAP3의 제2 단부를 커플링하는 스위치(626)가 신호(S5)에 응답하여 오프이기 때문에, 커패시터(CAP2) 및 커패시터(CAP3)는 초기에 서로 디커플링되고(즉, 스위칭 가능하게 디커플링되고); CAP2의 제2 단부를 접지에 커플링하는 스위치(622)가 신호(S4)에 응답하여 오프이기 때문에 CAP2의 제2 단부는 초기에 접지로부터 디커플링된다(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨).

동작(804)에서, 제1 측정 프로세스(800)는 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(618)가 신호(S1)에 응답하여 턴 온되어), 전압 노드에서의 전압에 응답하여 제1 커패시터의 완전 충전을 시작한다.

동작(806)에서, 제1 측정 프로세스(800)는 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에서 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(622)가, CAP2가 2개의 접지 연결부 사이에서 직렬로 커플링되도록 제2 커패시터(CAP2)의 제2 단부를 접지에 커플링하는 신호(S4)에 응답하여 턴 온되어) 제2 커패시터의 방전을 시작한다.

동작(808)에서, 제1 측정 프로세스(800)는 제1 커패시터 및 전압 노드를 디커플링하고(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(618)가 신호(S1)에 응답하여 턴 오프되고) 커패시터의 제2 단부를 접지로부터 디커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(622)가 신호(S5)에 응답하여 턴 오프되어) 각자의 제1 커패시터의 충전 및 제2 커패시터의 방전을 종료한다.

동작(810)에서, 제1 측정 프로세스(800)는 제2 커패시터와 제1 커패시터를 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, CAP1 및 CAP2가 병렬로 커플링되도록 스위치(620)가 신호(S2)에 응답하여 턴 온되어) 제1 커패시터의 전하를 제2 커패시터와 공유한다.

동작(812)에서, 제1 측정 프로세스(800)는 측정 회로의 입력과 병렬로 커플링된 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 측정 입력(CAP1 및 CAP2)이 병렬로 커플링되도록 스위치(624)가 신호(S4)에 응답하여 턴 온되어) 전압 노드에서의 전압에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 전압(예를 들어, 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 전압 레벨을 갖는 제1 스케일링된 전압)을 생성한다.

도 9로 돌아가면, 선택적 동작(902)에서, 제2 측정 프로세스(900)는 제1 커패시터, 제2 커패시터, 및 측정 회로의 입력을 디커플링(즉, 스위칭 가능하게 디커플링)한다. 제2 측정 프로세스(900)는, 적어도 부분적으로, 커패시터(CAP3)를 이용함으로, 제1 측정 프로세스(800)와 상이하다. 제2 측정 프로세스(900)가 제1 측정 프로세스(800)를 뒤따르는 경우, 전압 노드 및 제1 커패시터는 이미 디커플링되었다(즉, 스위칭 가능하게 디커플링됨). 따라서, 스위치(618)는 신호(S1)에 응답하여 오프되고, 스위치(620)는 신호(S2)에 응답하여 오프되고, 스위치(626)는 신호(S5)에 응답하여 오프되고, 스위치(622)는 신호(S4)에 응답하여 오프되고, 스위치(624)는 신호(S3)에 응답하여 오프된다.

동작(904)에서, 제2 측정 프로세스(900)는 제2 커패시터와 제3 커패시터를 커플링(즉, 스위칭 가능하게 커플링)한다(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(626)는 신호(S5)에 응답하여 턴 온되어, 제2 커패시터와 제3 커패시터가 병렬로 커플링된다).

동작(906)에서, 제2 측정 프로세스(900)는 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링(즉, 스위칭 가능하게 커플링)하여(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(618)가 신호(S1)에 응답하여 턴 온되어) 전압 노드에서의 전압에 응답하여 제1 커패시터의 완전 충전을 시작한다.

동작(908)에서, 제2 측정 프로세스(900)는 2개의 접지 연결부 사이에서 커플링된 제2/제3 커패시터를 직렬로 커플링(즉, 스위칭 가능하게 커플링)하여(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(622)가 신호(S4)에 응답하여 턴 온되어, 병렬 커플링된 제2/제3 커패시터(CAP2/CAP3)의 제2 단부를 접지에 커플링하여) 병렬 커플링된 제2/제3 커패시터를 방전한다.

동작(910)에서, 제2 측정 프로세스(900)는 제1 커패시터 및 전압 노드를 디커플링(즉, 스위칭 가능하게 디커플링)하고, 커플링된 제2/제3 커패시터의 제2 단부를 접지로부터 디커플링(즉, 스위칭 가능하게 디커플링)하여(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(618 및 622)가 각각 신호(S1 및 S4)에 응답하여 턴 오프되어), 각자의 제1 커패시터의 충전 및 커플링된 제2/제3 커패시터의 방전을 완료한다.

동작(912)에서, 제2 측정 프로세스(900)는 제1, 제2 및 제3 커패시터를 커플링하여(예를 들어, 스위치(620)는 신호(S2)에 응답하여 턴 온되고, 스위치(626)는 CAP1, CAP2 및 CAP3이 병렬로, 그리고 비제한적으로 커플링되도록 신호(S3)에 응답하여 이미 온되어있어) 제1 커패시터의 전하를 커플링된 제2/제3 커패시터와 공유한다.

동작(914)에서, 제2 측정 프로세스(900)는 측정 회로의 입력과 커플링된 제1, 제2 및 제3 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하여(예를 들어, 비제한적으로, 스위치(624)가 신호(S4)에 응답하여 턴 온되어) 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 추가 전압 레벨(예를 들어, 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 전압 레벨을 갖는 제2 스케일링된 전압)을 생성한다.

도 10은 아날로그 테스트 버스(1014)를 고전압 노드, 여기서는 제1 고전압 노드(1006) 및 제2 고전압 노드(1008)에 커플링하기 위한, 각각의 스케일링 회로, 여기서는 제1 스케일링 연결부(1010) 및 제2 스케일링 연결부(1012)의 비교적 작은 레이아웃 면적 비용으로 인해, 다수의 스케일링 연결부를 포함하는 IC(1000)를 도시한 개략도이다. 또한, 제1 SAR ADC(1002) 및 제2 SAR ADC(1016)가 제공되고, 각각은 아날로그 테스트 버스(1014)에 커플링되고, 각각은 프로세서(1004)에 각자의 출력을 제공한다. 프로세서(1004)는 하나 이상의 스케일링 인자(1018)를 포함한다.

제1 스케일링 연결부(1010)를 통해 아날로그 테스트 버스(1014)에 커플링된 제1 고전압 노드(1006)의 고려되는 측정을 위해, 아날로그 테스트 버스(1014)를 통해, 제1 고전압 노드(1006)의 스케일링된 전압(V_SCALE)에 대한 값이 SAR ADC(1002)에 의해 결정되고 프로세서(1004)에 제공된다. 제2 스케일링 연결부(1012)를 통해 아날로그 테스트 버스(1014)에 커플링된 제2 고전압 노드(1008)의 고려되는 측정을 위해, 아날로그 테스트 버스(1014)를 통해, 제2 고전압 노드(1008)의 스케일링된 전압(V_SCALE)에 대한 값이 SAR ADC(1016)에 의해 판독되어 프로세서(1004)에 제공된다. 각각이 각자의 SAR ADC를 갖는 다수의 HV 노드를 동시에 지원하는 것은 빠른 병렬 측정을 허용할 수 있다. 이는 측정 시간을 절약하고 제품 테스트에 이익을 줄 수 있다.

도 11은 측정 프로세스(400)에 따른 전압 모니터링 시스템(200)의 고려된 동작 동안 도 2의 신호(S1, S2, S3, 및 S4)를 도시한 타이밍도(1100)이고, 여기서 하이 값은 각자의 스위치가 턴 온되도록 신호가 어서트된 것을 나타내고, 로우 값은 각자의 스위치가 턴 오프되도록 신호가 디어서트된 것을 나타낸다.

시간 T1에서, 신호(S1 및 S4)는 스위치(218 및 222)를 턴 온하도록 어서트되고, 이에 의해 제1 커패시터(CAP1)를 전압 노드(202)와 커플링시키고 제2 커패시터(CAP2)의 제2 단부를 2개의 접지 연결부 사이에 직렬로 커플링시킨다. 시간 T2에서, 신호(S1 및 S4)는 스위치(218 및 222)를 턴 오프하도록 디어서트되고, 그에 의해 제1 커패시터(CAP1) 및 전압 노드(202)를 디커플링하고, 제2 커패시터(CAP2)의 제2 단부를 2개의 접지 연결부 중 제2 접지 연결부로부터 디커플링시킨다. 시간 T3에서, 신호(S2)는 스위치(220)를 턴 온하고 제1 커패시터(CAP1)와 제2 커패시터(CAP2) 사이의 전하 공유를 개시하도록 어서트된다. 시간 T4에서, 신호(S3)는 전압 노드(202)에서의 전압에 비례하는 측정 회로(204)의 입력에서의 전압을 생성하기 위해 스위치(224)를 턴 온하도록 어서트된다. 시간 T5에서, 신호(S3)는 스위치(224)를 턴 오프하고 측정 회로(204)의 입력에서의 전압의 생성을 종료하도록 디어서트된다. 신호(S2)는 어서트된 상태를 유지하고, 스위치(220)는 시간 T3부터 상응하는 시간까지 또는 시간 T5 이후 온이다. 특정의 비제한적인 예에서, 시간 T2로부터 T3까지의 시간 스큐는 100 나노초(ns)이고, T3으로부터 T4까지의 시간 스큐는 100ns 이고, T 주기는 100μs 이다.

도 12는 제2 측정 프로세스(900)에 따른 전압 모니터링 시스템(600)의 고려되는 동작 동안 도 6의 신호(S1, S2, S3, S4 및 S5)를 도시한 타이밍도(1200)이다. 특히, 제1 측정 프로세스(800)에 따른 전압 모니터링 시스템(600)의 고려된 동작에 대한 타이밍도는 신호(S5)가 도시된 전체 주기 동안 디어서트되는 타이밍도(1100)와 실질적으로 매칭될 것이다.

일반적으로, 타이밍도(1200)에 대한 시간(T1, T2, T3, T4 및 T5)에 대한 설명은 타이밍도(1100)에 대한 것과 동일하다. 시간 T1에서, 신호 S5는 스위치(626)를 턴 온하고 커패시터(CAP3)와 커패시터(CAP2)를 병렬로 커플링하도록 어서트된다. 신호 S5는 도 12에 도시된 전체 주기 T(시간 T1 내지 시간 T6)에 대해 어서트된다.

본 개시내용에서 사용된 바와 같이, 복수의 요소와 관련한 용어 "조합"은 모든 요소의 조합, 또는 일부의 요소의 다양한 상이한 하위조합 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어구 "A, B, C, D, 또는 이들의 조합"은 A, B, C, 또는 D 중 임의의 하나; A, B, C, 및 D 각각의 조합; 및 A, B, C, 또는 D의 임의의 하위조합, 예컨대 A, B, 및 C; A, B, 및 D; A, C, 및 D; B, C, 및 D; A 및 B; A 및 C; A 및 D; B 및 C; B 및 D; 또는 C 및 D를 지칭할 수 있다.

본 개시내용에서 그리고 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 비제한적으로, 첨부된 청구범위의 본문)에서 사용되는 용어는 일반적으로 "개방형(open)" 용어로서 의도된다(예를 들어, 비제한적으로, 용어 "포함하는"은 "~을 포함하지만, 이로 한정되지 않는"으로 해석되어야 하고, 용어 "갖는"은 "적어도 ~을 갖는"으로 해석되어야 하고, 용어 "포함하다"는 "~을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다"로 해석되어야 한다). 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "각각"은 일부 또는 전체를 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "각각 및 모든"은 전체를 의미한다.

또한, 도입된 청구항 열거의 특정 수가 의도되는 경우, 그러한 의도는 청구항에 명확하게 열거될 것이며, 그러한 열거의 부재 시에는 그러한 의도는 존재하지 않는다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음의 첨부된 청구항은 청구항 열거를 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 도입 어구의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 그러한 어구의 사용은 부정관사("a" 또는 "an")에 의한 청구항 열거의 도입이 그러한 도입된 청구항 열거를 포함하는 임의의 특정 청구항을, 동일 청구항이 도입 어구 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "a" 또는 "an"과 같은 부정관사를 포함하는 경우에도, 하나의 그러한 열거만을 포함하는 구현예로 제한한다는 것을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 하며(예를 들어, 비제한적으로, "a" 및/또는 "an"은 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 청구항 열거를 도입하는 데에 사용되는 정관사의 사용에 대해 동일하게 적용된다.

또한, 도입된 청구항 열거 중 특정 수가 명시적으로 열거된 경우에도, 당업자는 이러한 열거가 적어도 열거된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예를 들어, 다른 수식어가 없는, "2개의 열거"의 꾸밈이 없는 열거는 적어도 2개의 열거 또는 비제한적으로 2개 이상의 열거를 의미함). 더욱이, "A, B 및 C 중 적어도 하나 등" 또는 "A, B 및 C 중 하나 이상 등"과 유사한 규약이 사용되는 그러한 경우에, 일반적으로 그러한 구성은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B가 함께, A 및 C가 함께, B 및 C가 함께, 또는 A, B 및 C가 함께 등을 포함하는 것으로 의도된다.

또한, 설명에서든, 청구항에서든, 또는 도면에서든, 2개 이상의 대안적인 용어를 제시하는 임의의 이접 단어 또는 어구는 용어 중의 하나, 용어 중의 어느 하나, 또는 용어 둘 모두를 포함하는 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 어구 "A 또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

추가의 비제한적인 실시예는 하기를 포함한다:

실시예 1: 방법으로서, 측정 회로의 입력과 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드 사이에, 디커플링된 커패시터를 포함하는 회로를 제공하는 단계(디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함함); 회로를 이용하여 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨과 관련된 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값을, 측정 회로에 의해, 생성하는 단계; 및 제1 디지털 값 및 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 제2 디지털 값을, 프로세서에 의해, 생성하는 단계(스케일링 인자는 제1 디지털 값에 의해 표현되는 전압 레벨과 전압 노드에서의 전압 레벨 사이의 미리 특정된 관계를 나타냄)를 포함하는, 방법.

실시예 2: 실시예 1에 따른 방법으로서, 측정 프로세스는: 제1 커패시터의 완전 충전을 시작하기 위해 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링하는 단계; 제2 커패시터의 완전 방전을 시작하기 위해 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 직렬로 커플링하는 단계; 제1 커패시터 및 제2 커패시터의 각자의 충전 및 방전을 종료하기 위해 제1 커패시터를 전압 노드로부터 디커플링하고 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 중 하나로부터 디커플링하는 단계; 제1 커패시터의 전하를 제2 커패시터와 공유하기 위해 제1 커패시터와 제2 커패시터를 병렬로 커플링하는 단계; 및 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성하기 위해 측정 회로의 입력과 병렬 커플링된 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하는 단계를 포함하는, 방법.

실시예 3: 장치로서, 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값을 생성하기 위한 측정 회로로서, 측정 프로세스에 대한 제어 신호를 생성하기 위한 로직을 포함하는, 측정 회로; 측정 회로의 입력을 측정 회로보다 더 높은, 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드에 커플링하기 위한 전압 스케일링 회로로서, 측정 회로의 로직에 의해 생성된 제어 신호에 응답하여, 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 미리 특정된 관계에 따라 스케일링된 전압을 생성하기 위한, 전압 스케일링 회로; 및 제1 디지털 값 및 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 제2 디지털 값을 생성하기 위한 프로세서(스케일링 인자는 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 미리 특정된 관계를 나타냄)를 포함하는, 장치.

실시예 4: 실시예 3에 따른 장치로서, 전압 스케일링 회로는: 제1 커패시터; 제2 커패시터; 및 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 적어도 부분적으로 응답하여 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 교대로 커플링 또는 디커플링하는 스위치를 포함하는, 장치.

실시예 5: 실시예 3 및 실시예 4 중 어느 하나에 따른 장치로서, 측정 프로세스에 대한 제어 신호는 전압 스케일링 회로를 제어하여: 제1 커패시터의 완전 충전을 시작하기 위해 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링하고; 제2 커패시터의 방전을 시작하기 위해 제2 커패시터를 접지 연결부 사이에 직렬로 커플링하고; 제1 커패시터의 충전 및 제2 커패시터의 방전을 종료하기 위해 제1 커패시터와 전압 노드를 디커플링하고 제2 커패시터와 접지 연결부를 디커플링하고; 제1 커패시터의 전하를 제2 커패시터와 공유하기 위해 제2 커패시터와 제1 커패시터를 커플링하고; 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성하기 위해 측정 회로의 입력과 커플링된 제1 및 제2 커패시터를 커플링하는, 장치.

실시예 6: 실시예 3 내지 실시예 5 중 어느 하나에 따른 장치로서, 전압 스케일링 회로는: 제1 커패시터에 대한 스위칭 가능한 커플링을 위한 입력; 및 제1 커패시터 및 제2 커패시터에 대한 스위칭 가능한 커플링을 위한 출력을 포함하는, 장치.

실시예 7: 실시예 3 내지 실시예 6 중 어느 하나에 따른 장치로서, 측정 회로는 연속 근사 레지스터(SAR) 아날로그-디지털 변환기(ADC, analog-to-digital-converter)를 포함하는, 장치.

실시예 8: 실시예 3 내지 실시예 7 중 어느 하나에 따른 장치로서, 측정 회로를 전압 스케일링 회로와 커플링하기 위한 아날로그 연결부를 포함하는, 장치.

실시예 9: 방법으로서, 측정 회로의 입력과 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드 사이에, 디커플링된 커패시터를 포함하는 회로를 제공하는 단계(디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터, 제2 커패시터, 및 제3 커패시터를 포함함); 회로를 이용하여 제1 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨과 관련된 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값을, 측정 회로에 의해, 생성하는 단계; 제1 디지털 값 및 제1 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 제2 디지털 값을, 프로세서에 의해, 생성하는 단계(제1 스케일링 인자는 제1 디지털 값에 의해 나타내는 전압 레벨과 전압 노드에서의 전압 레벨 사이의 미리 특정된 관계를 나타냄); 회로를 이용하여 제2 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨과 관련된 추가 전압 레벨을 나타내는 제3 디지털 값을, 측정 회로에 의해, 생성하는 단계; 제3 디지털 값 및 제2 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 제4 디지털 값을, 프로세서에 의해, 생성하는 단계; 및 제2 디지털 값 및 제4 디지털 값에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 최종 디지털 값을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.

실시예 10: 실시예 9에 따른 방법으로서, 제1 측정 프로세스는: 제1 커패시터의 완전 충전을 시작하기 위해 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링하는 단계; 제2 커패시터의 방전을 시작하기 위해 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 직렬로 커플링하는 단계; 각자의 제1 커패시터의 충전 및 제2 커패시터의 방전을 종료하기 위해 제1 커패시터와 전압 노드를 디커플링하고 제2 커패시터와 접지 연결부를 디커플링하는 단계; 제1 커패시터의 전하를 제2 커패시터와 공유하기 위해 제1 커패시터와 제2 커패시터를 커플링하는 단계; 및 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성하기 위해 측정 회로의 입력과 커플링된 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하는 단계를 포함하는, 방법.

실시예 11: 실시예 9 및 실시예 10에 따른 방법으로서, 제2 측정 프로세스는: 제2 커패시터와 제3 커패시터를 커플링하는 단계; 제1 커패시터의 완전 충전을 시작하기 위해 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링하는 단계; 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 방전을 시작하기 위해 커플링된 제2 및 제3 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 커플링하는 단계; 각자의 제1 커패시터의 충전 및 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 방전을 완료하기 위해 제1 커패시터를 전압 노드로부터 디커플링하고 커플링된 제1 및 제2 커패시터의 단부를 2개의 접지 연결부 중 하나로부터 디커플링하는 단계; 제1 커패시터의 전하를 커플링된 제2 및 제3 커패시터와 공유하기 위해 제1 커패시터와 커플링된 제2 및 제3 커패시터를 커플링하는 단계; 및 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 추가 전압 레벨을 생성하기 위해 측정 회로의 입력과 커플링된 제1, 제2 및 제3 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하는 단계를 포함하는, 방법.

실시예 12: 장치로서, 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 나타내는 디지털 값을 생성하기 위한 측정 회로로서, 제1 측정 프로세스에 대한 제어 신호 및 제2 측정 프로세스에 대한 제어 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하기 위한 로직을 포함하는, 측정 회로; 측정 회로의 입력을 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드와 커플링하기 위한 전압 스케일링 회로로서, 측정 회로의 로직에 의해 생성된 제1 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 응답하여, 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 제1 미리 특정된 관계에 따라 측정 회로의 입력에서의 제1 스케일링된 전압을 생성하고; 측정 회로의 로직에 의해 생성된 제2 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 응답하여, 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 제2 미리 특정된 관계에 따라 측정 회로의 입력에서의 제2 스케일링된 전압을 생성하기 위한, 전압 스케일링 회로, 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 제1 미리 특정된 관계를 나타내는 제1 스케일링 인자, 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 제2 미리 특정된 관계를 나타내는 제2 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 전압 노드에서의 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 디지털 값, 및 측정 회로에 의해 생성된 디지털 값을 생성하기 위한 프로세서를 포함하는, 장치.

실시예 13: 실시예 12에 따른 장치로서, 측정 회로에 의해 생성된 디지털 값은, 제1 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 응답하여 전압 스케일링 회로에 의해 생성된 제1 스케일링된 전압을 나타내는 제1 디지털 값; 및 제2 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 응답하여 전압 스케일링 회로에 의해 생성된 제2 스케일링된 전압을 나타내는 제2 디지털 값을 포함하는, 장치.

실시예 14: 실시예 12 및 실시예 13에 따른 장치로서, 전압 스케일링 회로는: 제1 커패시터; 제2 커패시터; 제3 커패시터; 및 제1 측정 프로세스 및 제2 측정 프로세스 각각을 위한 제어 신호에 적어도 부분적으로 응답하여 제1 커패시터, 제2 커패시터, 및 제3 커패시터를 교대로 커플링 또는 디커플링하기 위한 스위치를 포함하는, 장치.

실시예 15: 실시예 12 내지 실시예 14 중 어느 하나에 따른 장치로서, 제1 측정 프로세스에 대한 제어 신호는 전압 스케일링 회로를 제어하여: 제1 커패시터의 충전을 시작하기 위해 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링하고; 제2 커패시터의 방전을 시작하기 위해 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 커플링하고; 제1 커패시터의 충전 및 제2 커패시터의 방전을 완료하기 위해 제1 커패시터를 전압 노드로부터 디커플링하고 제2 커패시터의 단부와 2개의 접지 연결부 중 하나를 디커플링하고; 제1 커패시터의 전하를 제2 커패시터와 공유하기 위해 제1 커패시터와 제2 커패시터를 커플링하고; 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성하기 위해 측정 회로의 입력과 전압 스케일링 회로의 출력을 커플링하는, 장치.

실시예 16: 실시예 12 내지 실시예 15 중 어느 하나에 따른 장치로서, 제2 측정 프로세스에 대한 제어 신호는 전압 스케일링 회로를 제어하여: 제2 커패시터와 제3 커패시터를 커플링하고; 제1 커패시터의 충전을 시작하기 위해 제1 커패시터와 전압 노드를 커플링하고; 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 방전을 시작하기 위해 커플링된 제2 및 제3 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 커플링하고; 제1 커패시터의 충전 및 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 방전을 완료하기 위해 제1 커패시터를 전압 노드로부터 디커플링하고 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 단부를 2개의 접지 연결부 중 하나로부터 디커플링하고; 제1 커패시터의 전하를 커플링된 제2 및 제3 커패시터와 공유하기 위해 제1 커패시터와 커플링된 제2 및 제3 커패시터를 커플링하고; 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 측정 회로의 입력에서의 추가 전압 레벨을 생성하기 위해 측정 회로의 입력과 전압 스케일링 회로의 출력을 커플링하는, 장치.

실시예 17: 실시예 12 내지 실시예 16 중 어느 하나에 따른 장치로서, 측정 회로는 연속 근사 레지스터(SAR) 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함하는, 장치.

실시예 18: 실시예 12 내지 실시예 17 중 어느 하나에 따른 장치로서, 측정 회로를 전압 스케일링 회로와 커플링하기 위한 아날로그 연결부를 포함하는, 장치.

실시예 19: 전자 시스템으로서: 적어도 2개의 연속 근사 레지스터(SAR) 아날로그-디지털 변환기(ADC); 제1 스케일링 연결부; 제2 스케일링 연결부; 제1 및 제2 스케일링 연결부에 의해 제공되는 전압 신호를 적어도 2개의 SAR ADC 중 어느 하나에 라우팅하기 위한 버스; 및 버스에 의해 라우팅되는 전압 신호의 레벨과 제1 및 제2 스케일링 연결부 각각의 각자의 입력에 커플링된 각자의 디바이스에 의해 생성된 전압 신호의 레벨 사이의 관계를 나타내는 스케일링 인자를 갖는 프로세서를 포함하고, 제1 및 제2 스케일링 연결부 각각의 각자의 입력에 커플링된 각자의 디바이스는 각각 SAR ADC의 전압 도메인보다 더 높은 전압 도메인을 갖는, 전자 시스템.

본 개시내용이 소정의 예시된 구현예와 관련하여 본원에서 설명되었지만, 당업자는 본 발명이 그렇게 제한되지 않는다는 것을 인지 및 이해할 것이다. 오히려, 예시되고 설명된 구현예에 대한 많은 추가, 삭제 및 수정이 그의 법적 등가물과 함께 이하에서 청구되는 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 또한, 하나의 구현예로부터의 특징은 본 발명자에 의해 고려되는 바와 같은 본 발명의 범주 내에 여전히 포괄되면서 또 다른 구현예의 특징과 조합될 수 있다.

Claims

방법으로서,
측정 회로의 입력과 상기 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드 사이에, 디커플링된 커패시터를 포함하는 회로를 제공하는 단계(상기 디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함함);
상기 회로를 이용하여 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨과 관련된 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값을, 상기 측정 회로에 의해, 생성하는 단계; 및
상기 제1 디지털 값 및 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 제2 디지털 값을, 프로세서에 의해, 생성하는 단계(상기 스케일링 인자는 상기 제1 디지털 값에 의해 표현되는 전압 레벨과 상기 전압 노드에서의 전압 레벨 사이의 미리 특정된 관계를 나타냄)를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 측정 프로세스는,
상기 제1 커패시터의 완전 충전을 시작하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 전압 노드를 커플링하는 단계;
상기 제2 커패시터의 완전 방전을 시작하기 위해 상기 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 직렬로 커플링하는 단계;
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 각자의 충전 및 방전을 종료하기 위해 상기 제1 커패시터를 상기 전압 노드로부터 디커플링하고 상기 제2 커패시터를 상기 2개의 접지 연결부 중 하나로부터 디커플링하는 단계;
상기 제1 커패시터의 전하(charge)를 상기 제2 커패시터와 공유하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터를 병렬로 커플링하는 단계; 및
상기 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 상기 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성하기 위해 상기 측정 회로의 입력과 병렬 커플링된 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하는 단계를 포함하는, 방법.
장치로서,
측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값을 생성하기 위한 측정 회로로서, 측정 프로세스에 대한 제어 신호를 생성하기 위한 로직을 포함하는, 측정 회로;
상기 측정 회로의 입력을 상기 측정 회로보다 더 높은, 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드에 커플링하기 위한 전압 스케일링 회로로서,
상기 측정 회로의 로직에 의해 생성된 제어 신호에 응답하여, 상기 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 미리 특정된 관계에 따라 스케일링된 전압을 생성하기 위한, 전압 스케일링 회로; 및
상기 제1 디지털 값 및 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 제2 디지털 값을 생성하기 위한 프로세서(상기 스케일링 인자는 상기 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 미리 특정된 관계를 나타냄)를 포함하는, 장치.
제3항에 있어서, 상기 전압 스케일링 회로는,
제1 커패시터;
제2 커패시터; 및
상기 측정 프로세스를 위한 상기 제어 신호에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 교대로 커플링 또는 디커플링하는 스위치를 포함하는, 장치.
제4항에 있어서, 상기 측정 프로세스를 위한 상기 제어 신호는 상기 전압 스케일링 회로를 제어하여:
상기 제1 커패시터의 완전 충전을 시작하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 전압 노드를 커플링하고;
상기 제2 커패시터의 방전을 시작하기 위해 상기 제2 커패시터를 접지 연결부 사이에 직렬로 커플링하고;
상기 제1 커패시터의 충전 및 상기 제2 커패시터의 방전을 종료하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 전압 노드를 디커플링하고 상기 제2 커패시터와 접지 연결부를 디커플링하고;
상기 제1 커패시터의 전하를 상기 제2 커패시터와 공유하기 위해 상기 제2 커패시터와 상기 제1 커패시터를 커플링하고;
상기 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 상기 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성하기 위해 상기 측정 회로의 입력과 상기 커플링된 제1 및 제2 커패시터를 커플링하는, 장치.
제4항에 있어서, 상기 전압 스케일링 회로는,
상기 제1 커패시터에 대한 스위칭 가능한 커플링을 위한 입력; 및
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터에 대한 스위칭 가능한 커플링을 위한 출력을 포함하는, 장치.
제3항에 있어서, 상기 측정 회로는 연속 근사 레지스터(SAR, successive-approximation-register) 아날로그-디지털 변환기(ADC, analog-to-digital-converter)를 포함하는, 장치.
제3항에 있어서, 상기 측정 회로를 상기 전압 스케일링 회로와 커플링하기 위한 아날로그 연결부를 포함하는, 장치.
방법으로서,
측정 회로의 입력과 상기 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드 사이에, 디커플링된 커패시터를 포함하는 회로를 제공하는 단계(상기 디커플링된 커패시터는 적어도 제1 커패시터, 제2 커패시터, 및 제3 커패시터를 포함함);
상기 회로를 이용하여 제1 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨과 관련된 전압 레벨을 나타내는 제1 디지털 값을, 상기 측정 회로에 의해, 생성하는 단계;
상기 제1 디지털 값 및 제1 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 제2 디지털 값을, 프로세서에 의해, 생성하는 단계(상기 제1 스케일링 인자는 상기 제1 디지털 값에 의해 표현되는 전압 레벨과 상기 전압 노드에서의 전압 레벨 사이의 미리 특정된 관계를 나타냄);
상기 회로를 이용하여 제2 측정 프로세스를 수행하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨과 관련된 추가 전압 레벨을 나타내는 제3 디지털 값을, 상기 측정 회로에 의해, 생성하는 단계;
상기 제3 디지털 값 및 제2 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 제4 디지털 값을, 프로세서에 의해, 생성하는 단계; 및
상기 제2 디지털 값 및 상기 제4 디지털 값에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨을 나타내는 최종 디지털 값을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 측정 프로세스는:
상기 제1 커패시터의 완전 충전을 시작하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 전압 노드를 커플링하는 단계;
상기 제2 커패시터의 방전을 시작하기 위해 상기 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 직렬로 커플링하는 단계;
각자의 제1 커패시터의 충전 및 상기 제2 커패시터의 방전을 종료하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 전압 노드를 디커플링하고 상기 제2 커패시터와 접지 연결부를 디커플링하는 단계;
상기 제1 커패시터의 전하를 상기 제2 커패시터와 공유하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터를 커플링하는 단계; 및
상기 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 상기 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성하기 위해 상기 측정 회로의 입력과 상기 커플링된 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 제2 측정 프로세스는,
상기 제2 커패시터와 제3 커패시터를 커플링하는 단계;
상기 제1 커패시터의 완전 충전을 시작하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 전압 노드를 커플링하는 단계;
상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 방전을 시작하기 위해 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 커플링하는 단계;
각자의 제1 커패시터의 충전 및 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 방전을 완료하기 위해 상기 제1 커패시터를 상기 전압 노드로부터 디커플링하고 상기 커플링된 제1 및 제2 커패시터의 단부를 상기 2개의 접지 연결부 중 하나로부터 디커플링하는 단계;
상기 제1 커패시터의 전하를 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터와 공유하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터를 커플링하는 단계; 및
상기 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 상기 측정 회로의 입력에서의 추가 전압 레벨을 생성하기 위해 상기 측정 회로의 입력과 상기 커플링된 제1, 제2 및 제3 커패시터를 포함하는 회로를 커플링하는 단계를 포함하는, 방법.
장치로서,
측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 나타내는 디지털 값을 생성하는 측정 회로로서, 제1 측정 프로세스에 대한 제어 신호 및 제2 측정 프로세스에 대한 제어 신호를 포함하는 제어 신호를 생성하기 위한 로직을 포함하는, 측정 회로;
상기 측정 회로의 입력을 상기 측정 회로보다 더 높은 전압 도메인과 연관된 전압 노드와 커플링하기 위한 전압 스케일링 회로로서,
상기 측정 회로의 로직에 의해 생성된 상기 제1 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 응답하여, 상기 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 제1 미리 특정된 관계에 따라 상기 측정 회로의 입력에서의 제1 스케일링된 전압을 생성하고;
상기 측정 회로의 로직에 의해 생성된 상기 제2 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 응답하여, 상기 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 제2 미리 특정된 관계에 따라 상기 측정 회로의 입력에서의 제2 스케일링된 전압을 생성하기 위한, 상기 전압 스케일링 회로,
상기 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 제1 미리 특정된 관계를 나타내는 제1 스케일링 인자, 상기 전압 스케일링 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 제2 미리 특정된 관계를 나타내는 제2 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 전압 노드에서의 전압 레벨을 중간적으로 나타내는 디지털 값, 및 상기 측정 회로에 의해 생성된 디지털 값을 생성하기 위한 프로세서를 포함하는, 장치.
제12항에 있어서, 상기 측정 회로에 의해 생성된 상기 디지털 값은,
상기 제1 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 응답하여 상기 전압 스케일링 회로에 의해 생성된 상기 제1 스케일링된 전압을 나타내는 제1 디지털 값; 및
상기 제2 측정 프로세스에 대한 제어 신호에 응답하여 상기 전압 스케일링 회로에 의해 생성된 상기 제2 스케일링된 전압을 나타내는 제2 디지털 값을 포함하는, 장치.
제13항에 있어서, 상기 전압 스케일링 회로는,
제1 커패시터;
제2 커패시터;
제3 커패시터; 및
상기 제1 측정 프로세스 및 상기 제2 측정 프로세스 각각을 위한 제어 신호에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 제1 커패시터, 제2 커패시터, 및 제3 커패시터를 교대로 커플링 또는 디커플링하기 위한 스위치를 포함하는, 장치.
제14항에 있어서, 상기 제1 측정 프로세스를 위한 상기 제어 신호는 상기 전압 스케일링 회로를 제어하여:
상기 제1 커패시터의 충전(charge)을 시작하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 전압 노드를 커플링하고;
상기 제2 커패시터의 방전을 시작하기 위해 상기 제2 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 커플링하고;
상기 제1 커패시터의 충전 및 상기 제2 커패시터의 방전을 완료하기 위해 상기 제1 커패시터를 상기 전압 노드로부터 디커플링하고 상기 제2 커패시터의 단부와 상기 2개의 접지 연결부 중 하나를 디커플링하고;
상기 제1 커패시터의 전하를 상기 제2 커패시터와 공유하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터를 커플링하고;
상기 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 상기 측정 회로의 입력에서의 전압 레벨을 생성하기 위해 상기 측정 회로의 입력과 상기 전압 스케일링 회로의 출력을 커플링하는, 장치.
제14항에 있어서, 상기 제2 측정 프로세스를 위한 상기 제어 신호는 상기 전압 스케일링 회로를 제어하여:
상기 제2 커패시터와 상기 제3 커패시터를 커플링하고;
상기 제1 커패시터의 충전을 시작하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 전압 노드를 커플링하고;
상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 방전을 시작하기 위해 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터를 2개의 접지 연결부 사이에 커플링하고;
상기 제1 커패시터의 충전 및 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 방전을 완료하기 위해 상기 제1 커패시터를 상기 전압 노드로부터 디커플링하고 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터의 단부를 상기 2개의 접지 연결부 중 하나로부터 디커플링하고;
상기 제1 커패시터의 전하를 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터와 공유하기 위해 상기 제1 커패시터와 상기 커플링된 제2 및 제3 커패시터를 커플링하고;
상기 전압 노드에서의 전압 레벨에 비례하는 상기 측정 회로의 입력에서의 추가 전압 레벨을 생성하기 위해 상기 측정 회로의 입력과 상기 전압 스케일링 회로의 출력을 커플링하는, 장치.
제12항에 있어서, 상기 측정 회로는 연속 근사 레지스터(SAR) 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함하는, 장치.
제12항에 있어서, 상기 측정 회로를 상기 전압 스케일링 회로와 커플링하기 위한 아날로그 연결부를 포함하는, 장치.
전자 시스템으로서,
적어도 2개의 연속 근사 레지스터(SAR) 아날로그-디지털 변환기(ADC);
제1 스케일링 연결부;
제2 스케일링 연결부;
상기 제1 및 제2 스케일링 연결부에 의해 제공되는 전압 신호를 상기 적어도 2개의 SAR ADC 중 어느 하나에 라우팅하기 위한 버스; 및
상기 버스에 의해 라우팅되는 상기 전압 신호의 레벨과 상기 제1 및 제2 스케일링 연결부 각각의 각자의 입력에 커플링된 각자의 디바이스에 의해 생성된 전압 신호의 레벨 사이의 관계를 나타내는 스케일링 인자를 갖는 프로세서를 포함하고,
상기 제1 및 제2 스케일링 연결부 각각의 각자의 입력에 커플링된 각자의 디바이스는 각각 상기 SAR ADC의 전압 도메인보다 더 높은 전압 도메인을 갖는, 전자 시스템.