TW201327086A - 基準信號產生電路、裝置及方法與電腦可讀媒體 - Google Patents

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    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
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Abstract

一種基準信號產生電路、裝置及方法與電腦可讀媒體。為調整器提供基準信號的積體電路。該基準信號產生電路包括：比較電路以及與比較電路耦接的第一基準信號調整器。比較電路根據調整器的約束信號和基準信號之間的差值位準輸出控制信號。第一基准信號調整器根據控制信號調整基準信號，使調整器處於啟動階段時，基準信號增加至預設電壓，且不會引起調整器的回授控制迴路的飽和。

Description

基準信號產生電路、裝置及方法與電腦可讀媒體
本發明係有關積體電路領域，尤其是一種提供基準信號的電路及方法。
電子器件中的調整器透過前饋設計或負回授控制迴路，自動保持恒定的輸出信號，例如電壓或電流信號。圖1所示為典型的線性電壓調整器100。在圖1所示的例子中，包括誤差放大器102和電晶體104的回授控制迴路，且回授控制迴路的增益足夠大，進而將回授電壓Vfb調整至誤差放大器102同相端的恒定的或外部預設的基準電壓Vref。如果誤差放大器102的反相端的電壓低於基準電壓Vref時，誤差放大器102將輸出更大的電流驅動電晶體104。透過分壓器106和108，可提供在基準電壓Vref和輸入電壓Vin之間的任意的輸出電壓Vout。在線性電壓調整器100的啟動階段，具有固定壓擺率的基準信號產生器110，控制性地將基準電壓Vref朝著預設電壓Vset升高，並在轉入穩定階段時，將基準電壓Vref提高到預設電壓Vset。其中在啟動階段，基準信號產生器110的第一開關112導通，第二開關114斷開，電流源116以恒定充電電流IC持續對電容118充電。在電容118一端的基準電壓Vref的壓擺率為固定值，由充電電流IC和電容118確定。在穩定階段，第一開關112斷開，第二開關114導通，這樣，基準電壓Vref保持為預設電壓Vset。
在理想情況下，透過控制基準電壓Vref的壓擺率(slew-rate)使其在線性電壓調整器100的回授控制迴路的頻寬內，回授電 壓Vfb和最終輸出電壓Vout跟隨基準電壓Vref增長至預設電壓Vset，並且幾乎沒有不過衝的情況。然而，在實際情況中，如圖2A和圖2B所示，線性電壓調整器100中的輸入電壓Vin或供電電壓Vdda的壓擺率低於使輸出電壓Vout跟隨基準電壓Vref所需的壓擺率。輸出電壓Vout受到輸入電壓Vin或供電電壓Vdda的約束，使輸出電壓Vout不能被基準電壓Vref調整，並引起了線性電壓調整器100中的回授控制迴路的飽和。如圖2A所示的例子中，輸出電壓Vout受到輸入電壓Vin的約束，而無法跟隨基準電壓Vref增長至預設電壓Vset。在圖2B所示的例子中，因為誤差放大器102沒有足夠的預留效能(例如，Vdda太低)來調整輸出電壓Vout，進而輸出電壓Vout無法跟隨基準電壓Vref增長至預設電壓Vset。輸出電壓Vout的適當調整需要兩個條件：(1)輸入電壓信號Vin大於輸出電壓Vout(Vin>Vout)；(2)供電電壓Vdda大於輸出電壓Vout與誤差放大器102的預留效能電壓Vheadroom之和(Vdda>Vout+Vheadroom)。當圖2A中的輸入電壓信號Vin或圖2B中的供電電壓Vdda最終超過輸出電壓Vout適當調整後的需求電壓時，線性電壓調整器100中的回授控制迴路將重新進行調整。然而，如圖2A和圖2B所示，在這個過程當中，可能會出現過衝現象，即輸出電壓Vout在一個短暫的時期內超過預設電壓Vset，而這是對對於過衝現象敏感的設備(例如處理器)所不希望的。在此短暫時期中，線性電壓調整器100的回授控制迴路離開飽和狀態，進入調整狀態。儘管如圖1中所示的是線性電壓調整器100，同樣的過衝問題也可能出現在電流調整器上。例如在電流調整器的啟動階段時，基準電壓信號的壓擺率快於輸入電壓信號或供電電壓信號時，由回授控制迴路調整的輸出電 流信號將會出現過衝現象，其中回授控制迴路由基準信號保持。
已知的解決過衝問題的方法包括：(1)設計使基準信號的壓擺率慢於輸入信號的壓擺率，(2)根據已知輸入信號的壓擺率，添加外部電容。(1)通常需要更多的矽面積以降低基準信號的壓擺率，同時還可能受到實現最低壓擺率的限制。(2)要求使用額外的外部電容和I/O介面，同時，如果輸入信號的壓擺率低於基於所選擇的電容所確定的適當位準，過衝現象仍然會產生。此外，在調整器的輸入信號上升時間會大幅度變化的情況下，以上兩種解決方法都不能解決問題。
本發明公開了一種基準信號產生電路，包括：一比較電路，根據一調整器的一約束信號和一基準信號之間的一差值位準輸出一控制信號，該調整器具有由該基準信號保持的一回授控制迴路；以及一第一基準信號調整器，與該比較電路耦接，透過該控制信號調整該基準信號，使該基準信號增加至一預設電壓，以保證在該調整器的一啟動階段，該調整器的該回授控制迴路不會飽和。
本發明還提供一種基準信號產生裝置，包括：調整器，提供輸出信號，並將輸出信號調整至特定位準，其中調整器具有由基準信號保持的回授控制迴路；電源，與調整器耦接，給調整器提供約束信號；自適應基準信號產生器，與調整器耦接，根據約束信號，產生基準信號，基準信號將調整器的回授控制迴路保持在不飽和狀態。
本發明還提供了一種給調整器提供基準信號的方法，包括：接收調整器的約束信號，其中調整器，具有由基準信號保持的回授控制迴路；根據基準信號和約束信號之間的差值位準，輸出控制信號；以及根據控制信號調整基準信號，使調整器處於啟動階段時，基準信號增長至預設電壓，且基準信號將調整器中的回授控制迴路保持在不飽和狀態。
本發明還提供了一種電腦可讀媒體，儲存可由一個或複數個積體電路設計系統執行的指令，並使該一個或複數個積體電路設計系統設計於一積體電路，該積體電路包括：一比較電路，根據一約束信號和一基準信號之間的一差值位準，輸出一控制信號；一第一基準信號調整器，與該比較電路耦接，透過該控制信號調整該基準信號，使當一調整器處於一啟動階段時，該基準信號增長至一預設電壓，而不會使該調整器的一回授控制迴路飽和。
以下將對本發明的實施例給出詳細的參考。儘管本發明透過這些實施方式進行闡述和說明，但需要注意的是本發明並不僅僅只局限於這些實施方式。相反地，本發明涵蓋所附權利要求所定義的發明精神和發明範圍內的所有替代物、變體和等同物。
另外，為了更好的說明本發明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外一些實例中，對於大家熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯 本發明的主旨。
本發明提供了一種給調整器(如電壓調整器或電流調整器)提供基準信號的積體電路及方法。與如圖1所示的固定的或外部預設的基準信號相比，本發明的自適應基準信號確保基準信號的壓擺率位於調整器的回授控制迴路的頻帶範圍內，因此當調整器的輸入電壓或供電電壓具有較慢的壓擺率時，避免了在啟動階段後期發生過充電現象。此外，該基準信號以自適應方式產生，進而在不需要額外的外部元器件或矽面積的情況下，適應輸入電壓或供電電壓的較寬的可變的上升時間，如從大約1毫秒至10毫秒。
圖3所示為根據本發明一實施例的包括自適應基準信號產生器302的裝置300的方塊圖。裝置300可為任何合適的電子設備，例如可以為可攜式計算機、桌上型電腦、上網本、媒體中心、數碼攝錄相機、數碼攝錄影機、掌上型設備(例如智慧或非智慧手機、平板電腦等)、電子遊戲機、機頂盒、電視機或任何其他合適的設備，但並不以此為限。裝置300包括調整器304、電路306和電源308。調整器304可以為具有回授控制迴路的任何合適的電壓調整器或電流調整器。回授控制迴路將調整器304的輸出電壓Vout或輸出電流Iout維持在一個特定值。例如，調整器304可為標準的線性電壓調整器、低壓差線性電壓調整器、開關電壓調整器、電晶體電壓調整器等。調整器304的回授控制迴路透過接收自適應基準信號產生器302提供的具有合適位準(例如具有合適的壓擺率、上升時間)的基準電壓Vref來保持不飽和狀態。電路306與調整器304耦接，並可以為任何合適的整合或分立的電路，接收從調整器304輸 出的調整過的輸出信號Vout或Iout，並在一定程度上基於輸出信號Vout或Iout執行一個或複數個功能。在如圖3所示的例子中，電路306包括任何對過衝敏感的電路，可以為處理器，但並不以此為限。此處，電路306包括任何可以執行預期功能的電路，可以為類比電路、數位電路、數模混合電路或任何合適的電路。電源308與調整器304耦接，負責給調整器304提供約束信號，例如輸入電壓信號Vin或供電電壓信號Vdda。約束信號包括任何具有緩慢或變化的壓擺率的信號，限制調整器304透過回授控制迴路，調整輸出信號Vout或Iout，進而限制輸出信號Vout或Iout跟隨基準電壓Vref。在一實施例中，電源308包括直流電源(例如電池)、電源管理單元，(例如直流-直流轉換器)等，提供具有緩慢或變化的壓擺率(上升時間)的約束信號Vin或Vdda。電源308提供的約束信號Vin或Vdda的上升時間在1毫秒到10毫秒的變化範圍內。在另一實施例中，電源308包括交流電源或交流-直流轉換器等。
自適應基準信號產生器302與調整器304耦接，根據約束信號Vin或Vdda產生基準電壓Vref。例如自適應基準信號產生器302將基準電壓Vref的上升時間或壓擺率調整為適應約束信號Vin或Vdda的上升時間或壓擺率。自適應基準信號產生器302降低基準電壓Vref的上升速率以跟隨約束信號Vin或Vdda的壓擺率，同時透過回授控制迴路將壓擺率保持在最大壓擺率以避免過衝。裝置300包括任何合適的元件，例如，顯示器、一個或複數個記憶體、交互介面、監測模組或任何合適的I/O模組等。
圖4所示為根據本發明一實施例的圖3中裝置300的自適應基準信號產生器302的方塊圖。圖4將結合圖3進行描述。 自適應基準信號產生器302為包括比較電路400和第一基準信號調整器402，其中比較電路400與第一基準信號調整器402耦接。自適應基準信號產生器302可以為積體電路，但並不以此為限。比較電路400根據調整器304的約束信號Vin或Vdda與基準電壓Vref之間的差值位準輸出控制信號Vg。例如，比較電路400將輸入電壓Vin或供電電壓Vdda與基準電壓Vref作比較，以確定控制信號Vg。第一基準信號調整器402根據控制信號Vg調整基準電壓Vref，使基準電壓Vref上升至預設電壓Vset，並防止在調整器304啟動階段，調整器304中的回授控制迴路飽和。在一實施例中，當約束信號為輸入電壓Vin時，調整基準電壓Vref使其不得超過輸入電壓Vin。在另一實施例中，當約束信號為供電電壓Vdda時，調整基準電壓Vref使其不超過供電電壓Vdda，因為若超過供電電壓Vdda，調整器304的回授控制迴路沒有充足的預留效能來調整輸出信號Vout或Iout而導致回授控制迴路飽和。比較電路400輸出的控制信號Vg記錄了基準電壓Vref與約束信號Vin或Vdda之間的差值位準，並基於此，在基準電壓Vref接近達到約束信號Vin或Vdda時，降低基準電壓Vref的壓擺率。換言之，比較電路400和第一基準信號調整器402組成回授控制迴路，以避免基準電壓Vref超過約束信號Vin或Vdda。這樣，在啟動階段，調整器304中的回授控制迴路不會飽和，在啟動階段結束時，輸出信號Vout或Iout也不會出現過衝現象。
在圖4所示的實施例中，自適應基準信號產生器302還包括與第一基準信號調整器402耦接的第二基準信號調整器404，當調整器304處於穩定階段時，將基準電壓Vref保持在預設電壓Vset。換言之，基準電壓Vref的最大位準被限制為預設電 壓Vset，並在調整器304轉入穩定階段時，使基準電壓Vref達到預設電壓Vset。較之如圖1所示的先前技術，本發明中基準電壓Vref的壓擺率保持跟隨約束信號Vin或Vdda的壓擺率，進而調整器304從啟動階段到穩定階段的過渡更加平滑。
圖5所示為根據本發明一實施例的圖4中的自適應基準信號產生器302的電路圖。圖5將結合圖3和圖4進行描述。在圖5所示的實施例中，約束信號為調整器304的輸入電壓Vin。比較電路400包括誤差放大器504。誤差放大器504的同相端接收輸入電壓Vin，反相端接收基準電壓Vref，輸出端輸出控制信號Vg1。
在圖5所示的實施例中，自適應基準信號產生器302包括第一基準信號調整器500，透過調整給電容506充電的電流Ic來調整基準電壓Vref的壓擺率。第一基準信號調整器500包括電容506，由充電電流Ic充電時，電容506負責提供基準電壓Vref。電容506的大小在10 pF到100 pF的範圍內。在其他一些實施例中，可以根據其他不同大小的電容，也可以根據一個或複數個電容，或任何能量記憶元件。第一基準信號調整器500還包括與電容506耦接的充電控制器508。充電控制器508透過根據從比較電路400輸出的控制信號Vg1來調整電容506的充電，進而控制基準電壓Vref的壓擺率。在圖5所示的實施例中，充電控制器508包括產生恆定電流信號I0的電流源510和電晶體512(例如N通道MOSFET)，電晶體512三端分別與比較電路400、電流源510和電容506耦接。在圖5所示的實施例中，根據預設電壓Vset，輸入電壓Vin的壓擺率在1毫秒到10毫秒的範圍內，電容506的大小在10 pF到100 pF的範圍內，恆定電 流信號I0在10 nA到100 nA的範圍內。
電晶體512充當電流源510和電容508之間的開關，根據控制信號Vg1調整充電電流Ic。電晶體512的閘極與誤差放大器504的輸出端耦接，以便於控制信號Vg1控制電晶體512的閘極電壓。
如果基準電壓Vref不超過在誤差放大器504同相端的輸入電壓Vin，電晶體512的閘極接收的控制信號Vg1使電晶體512工作在飽和狀態，這樣給電容506充電的充電電流Ic基本上等於恆定電流信號I0。基準電壓Vref的壓擺率為dVref/dt=I0/C，其中C為電容506的大小。
如果基準電壓Vref超過在誤差放大器504同相端的輸入電壓Vin，電晶體512的閘極接收的控制信號Vg1使電晶體512工作在線性狀態，這樣給電容506充電的充電電流Ic跟隨則根據基準電壓Vref與輸入電壓Vin之間的差值位準調整給電容506充電的充電電流Ic。即電晶體512此時充當壓控可變電阻，其阻值由控制信號Vg1調整，例如透過基準電壓Vref與輸入電壓Vin之間的差值位準調整。隨著電晶體512的阻值的增加，充電電流Ic因應地減小，進而導致基準電壓Vref的壓擺率降低。
在圖5所示的實施例中，自適應基準信號產生器302還包括與第一基準信號調整器500耦接的第二基準信號調整器502。第二基準信號調整器502充當開關模組，當基準電壓Vref超過預設電壓Vset減去補償電壓Voffset時，切斷第一基準信號調整器500。如圖5所示的實施例中，第二基準信號調整器502包括比較器514、電壓源518和電晶體516，其中電壓源518設置補償電壓Voffset。電晶體516與比較器514的輸出端耦接。 比較器514將基準電壓Vref加補償電壓Voffset(即電壓Vref+Voffset)與預設電壓Vset比較，並根據輸出的控制信號Vg2，控制電晶體516的接通。換言之，當Vref+Voffset>Vset時，比較器514輸出的控制信號Vg2控制電晶體516導通。
圖6所示為根據本發明一實施例的圖5中的基準電壓Vref、輸入電壓Vin、輸出電壓Vout和控制信號Vg1的時序圖。在t1時刻啟動誤差放大器504，在t1至t2的時間段內，由於輸入電壓Vin高於基準電壓Vref，誤差放大器504輸出的控制信號Vg1(電晶體512的閘極電壓)保持為邏輯高位準。因此在t1至t2的時間段內，電晶體512工作在飽和狀態，充電電流Ic基本上等於恆定電流信號I0，基準電壓Vref的壓擺率為I 0 /C，比輸入電壓Vin的壓擺率高。從t2時刻開始，由於基準電壓Vref追上輸入電壓Vin，控制信號Vg1降低，充電電流Ic也因應的降低。因此，如圖6所示，從t2時刻開始，基準電壓Vref的壓擺率減少，基本上等於輸入電壓Vin的壓擺率。即從t2時刻開始，誤差放大器504和電晶體512組成的回授控制迴路開始根據輸入電壓Vin的壓擺率，來調整基準電壓Vref的壓擺率。從t3時刻開始，引入補償電壓Voffset作為在基準電壓Vref達到預設電壓Vset之後的一個延時。此延時可使在電晶體516接通前，基準電壓Vref更接近預設電壓Vset。同時，自適應基準信號產生器302斷開第一基準信號調整器500，例如斷開加在誤差放大器504或電晶體512上的啟動信號。換言之，當基準電壓Vref超過預設電壓Vset減去補償電壓Voffset時，調整器304轉入穩定階段，透過第二基準信號調整器502，基準電壓Vref保持在預設電壓Vset狀態。其中補償電壓Voffset在幾毫伏的範圍內。
相較圖2，在圖5所示的實施例中，基準電壓Vref的壓擺率自適應輸入電壓Vin，調整器304的回授控制迴路不會飽和。如圖6所示，調整器304的輸出電壓Vout不會出現過衝現象。類似地，如果調整器304為電流調整器，輸出電流Iout的過衝現象也可以避免。
圖7所示為根據本發明另一實施例的自適應基準信號產生器302的電路圖。圖7將結合圖3、圖4圖5和圖6進行描述。圖7所示的自適應基準信號產生器302與圖5所示的自適應基準信號產生器302的構造大致相似，除了第一基準信號調整器700包括P型電晶體702，例如P通道MOSFET，而不是N型電晶體。在圖7所示的實施例中，當輸入電壓Vin低於基準電壓Vref時，電晶體702工作在飽和狀態，充電電流Ic降低。
圖8所示為根據本發明另一實施例的自適應基準信號產生器302的電路圖。圖8將結合圖3、圖4和圖5進行描述。圖8所示的自適應基準信號產生器302與圖5所示的自適應基準信號產生器302的構造大致相似，除了第二基準信號調整器800不包括開關模組。在圖8所示的實施例中，第二基準信號調整器800包括提供預設電壓的Vset的電源(圖中未示出)，與充電控制器508耦接。當電容506完全充電後，電容506的電壓達到最大位準，即預設電壓Vset。
圖9所示為根據本發明一實施例的圖8中的基準電壓Vref、輸入電壓Vin、輸出電壓Vout和控制信號Vg的時序圖。在t1至t2的時間段內，輸入電壓Vin高於基準電壓Vref，比較電路400輸出的控制信號Vg(電晶體512的閘極電壓)為邏輯高位準。因此在t1至t2的時間段內，電晶體512工作在飽和狀態，充 電電流Ic基本等於恆定電流I0基準電壓Vref的壓擺率為I0/C，比輸入電壓Vin的壓擺率高。從t2時刻開始，隨著基準電壓Vref接近輸入電壓Vin，控制信號Vg(電晶體512的閘極電壓)降低，以保證基準電壓Vref不超過輸入電壓Vin，即降低基準電壓Vref的壓擺率使其基本上等於輸入電壓Vin的壓擺率。在t3時刻，輸入電壓Vin超過預設電壓Vset，控制信號Vg(電晶體512的閘極電壓)返回邏輯高位準，恆定電流信號I0繼續對電容506充電，並透過第二基準信號調整器800，使基準電壓Vref上升並接近預設電壓Vset。在穩定階段，基準電壓Vref透過第二基準信號調整器800保持在預設電壓Vset。第二基準信號調整器800可代替圖5中的第二基準信號調整器502以形成不同的自適應基準信號產生器302。
圖10所示為根據本發明另一實施例的自適應基準信號產生器302的電路圖。圖10將結合圖4、圖5、圖7和圖8進行描述。圖10所示的自適應基準信號產生器302與圖8所示的自適應基準信號產生器302的構造大致相似，除了第一基準信號調整器1000包括充電控制器1002，直接調整充電電流，而不是透過在電流源510和電容506中添加開關(如圖5、圖7和圖8所示)來調整。在圖10所示的實施例中，充電控制器1002包括電流控制器1004和電流鏡1006，其中電流控制器1004與電流鏡1006相耦接。電流控制器1004與比較電路400耦接，接收從誤差放大器504輸出的控制信號Vg。當基準電壓Vref不超過誤差放大器504同相輸入端的輸入信號Vin時，電流控制器1004提供控制電流Ictrl的初始值；當基準電壓Vref超過輸入信號Vin時，根據基準電壓Vref和輸入信號Vin之間的差值位 準，調整控制電流Ictrl。
在圖10的實施例中，電流控制器1004包括電流源，其中電流源包括放大器1008、電晶體1010和電阻1012。根據控制電壓Vctrl來確定控制電流Ictrl的初始位準，控制電流Ictrl的初始位準由方程式Ictrl=Vctrl/R確定，其中R為電阻1012的阻值。控制電壓Vctrl和R的選擇是任意的，並且可以根據基準電壓Vref的初始壓擺率的設計要求設置。電流控制器1004還包括電晶體512，根據基準電壓Vref和輸入信號Vin之間的差值位準，透過飽和模式和線性模式之間轉換，來調整控制電流Ictrl。電流鏡1006包括兩個P型電晶體，產生與控制電流Ictrl基本上相等的充電電流Ic。即透過回授控制迴路調整流經電晶體512的控制電流Ictrl的初始位準，透過電流鏡1006鏡像給電容506充電。基準電壓Vref的初始壓擺率由電晶體512調整，由方程式dVref/dt=Vctrl/RC確定，其中C為電容506的大小。同理，可以理解圖10中的第一基準信號調整器1000可以因應地代替圖5、7和8中的第一基準信號調整器500和700，進而構造不同的自適應基準信號產生器302。同樣，圖10中的第二基準信號調整器800可以由圖5中的第二基準信號調整器502代替，進而構造另一不同的自適應基準信號產生器302。
圖11所示為根據本發明另一實施例的自適應基準信號產生器302的電路圖。圖11將結合圖3、圖4、圖5、圖7、圖8和圖10進行描述。圖11所示的自適應基準信號產生器302與圖5所示的自適應基準信號產生器302的構造大致相似，除了比較電路400還包括與誤差放大器504的同相端耦接的約束信號調整器1100。在圖11所示的實施例中，約束信號調整器1100 包括任何合適的先前技術中的移相器或分壓器。在一實施例中，約束信號為供電電壓Vdda，並根據調整器304的回授控制迴路的預留效能要求調整供電電壓Vdda。此處“預留效能”為調整後的輸出電壓Vout和供電電壓Vdda之間的差值位準，並可以使調整器304回授控制迴路正常工作。例如，考慮到回授控制迴路的預留效能，透過約束信號調整器1100將調整器304輸出的供電電壓Vdda位移(例如減去一個位移電壓)或是按比例減小(例如乘上一個分數)，再輸入到誤差放大器504的同相端。在一個實施例中，回授控制迴路的預留效能的要求為加到調整器304中的誤差放大器的供電電壓Vdda不小於輸出電壓Vout加上預留效能電壓Vheadroom，即調整器304中的誤差放大器在輸出階段的PMOS電晶體的汲源電壓Vds加上調整器304導通管的閘極電壓Vg，例如Vheadroom=Vds+Vg。在這種情況，約束信號調整器1100將供電電壓Vdda位移預留效能電壓Vheadroom。然而，但並不以此為限。在另一實施例中，原始的供電電壓Vdda與基準電壓Vref直接比較，而不需要透過約束信號調整器1100，例如當調整器304中的誤差放大器具有軌到軌設計(rail-to-rail design)。同樣地，約束信號調整器1100也可以運用到圖5、7、8和10中，當約束信號為輸入信號Vin時，誤差放大器504將調整過的輸入信號Vin與基準電壓Vref比較。
圖12所示為根據本發明一實施例的給調整器提供基準信號的方法流程圖。在步驟1200中，接收調整器304的約束信號，此約束信號可為輸入電壓信號或供電電壓信號。其中調整器304可為具有由基準信號保持的回授控制迴路的電壓調整器或電流調整器。在步驟1202中，根據約束信號與基準信號之 間的差值位準輸出控制信號。步驟1200和1202由自適應基準信號產生器中的比較電路400執行。在步驟1204中，根據控制信號調整基準信號，使基準信號增加至預設電壓，且不會在調整器304的啟動階段引起調整器304中的回授控制迴路飽和。步驟1204由自適應基準信號產生器302中的第一基準信號調整器402執行。在一實施例中，約束信號為調整器304的輸入電壓信號，則根據控制信號調整基準信號，使該基準信號不超過輸入電壓信號。在另一實施例中，約束信號為調整器304的供電電壓信號，可根據調整器304的回授控制迴路的預留效能要求調整供電電壓信號，並根據控制信號調整基準信號，進而使基準信號不超過調整後的供電電壓信號。在可選擇的額外步驟1206中，當調整器304處於穩定狀態時，保持基準信號為預設電壓。步驟1206由自適應基準信號產生器302中的第二基準信號調整器404執行。
積體電路設計系統(例如工作站)根據儲存在計算機可讀媒體(例如可為CDROM、RAM、其他類型的ROM、硬驅動、分散式記憶體等，但並不以此為限)中的可執行指令，生產具有積體電路的晶片。其中指令可為任何合適的語言(例如可為硬體描述語言HDL，Verilog等，但並不以此為限)。因此，本發明的電路可使用這種積體電路設計系統生產。其中計算機可讀媒體儲存由一個或複數個積體電路設計系統執行的指令，並控制該一個或複數個積體電路設計系統，以設計一種積體電路。在本發明中，設計的積體電路包括比較電路、第一基準信號調整器以及在前文中描述的電路。比較電路根據調整器的約束信號和基準信號之間的差值位準輸出控制信號。調整器具有由基準 信號保持的回授控制迴路由基準信號保持在不飽和狀態。第一基準信號調整器與比較電路耦接，根據控制信號調整基準信號，使基準信號上升至預設電壓，同時保證當調整器處於啟動階段時，調整器的回授控制迴路不會飽和。
在此使用之措辭和表達都是用於說明而非限制，使用這些措辭和表達並不將在此圖示和描述的特性之任何等同物或部分等同物排出在發明範圍之外，在權利要求的範圍內可能存在各種修改。其他的修改、變體和替代物也可能存在。因此，權利要求旨在涵蓋所有此類等同物。
100‧‧‧線性電壓調整器
102‧‧‧誤差放大器
104‧‧‧電晶體
106、108‧‧‧分壓器
110‧‧‧基準信號產生器
112‧‧‧第一開關
114‧‧‧第二開關
116‧‧‧電流源
118‧‧‧電容
300‧‧‧裝置
302‧‧‧自適應基準信號產生器
304‧‧‧調整器
306‧‧‧電路
308‧‧‧電源
400‧‧‧比較電路
402‧‧‧第一基準信號調整器
404‧‧‧第二基準信號調整器
500‧‧‧第一基準信號調整器
502‧‧‧第二基準信號調整器
504‧‧‧誤差放大器
506‧‧‧電容
508‧‧‧充電控制器
510‧‧‧電流源
512‧‧‧電晶體
514‧‧‧比較器
516‧‧‧電晶體
518‧‧‧電壓源
700‧‧‧第一基準信號調整器
702‧‧‧P型電晶體
800‧‧‧第二基準信號調整器
1000‧‧‧第一基準信號調整器
1002‧‧‧充電控制器
1004‧‧‧電流控制器
1006‧‧‧電流鏡
1008‧‧‧放大器1008、1010和1012
1010‧‧‧電晶體
1012‧‧‧電阻
1100‧‧‧約束信號調整器
1200~1206‧‧‧步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為先前技術中典型的電壓調整器和具有固定壓擺率的基準信號產生器的電路圖；圖2A和2B所示為圖1中的基準信號、輸入信號、供電電壓信號和輸出信號的時序圖；圖3所示為根據本發明一實施例的包括自適應信號產生器的裝置的方塊圖；圖4所示為根據本發明一實施例的自適應信號產生器的方塊圖；圖5所示為根據本發明一實施例的自適應信號產生器的電路圖；圖6所示為根據本發明一實施例的圖5中的基準信號、輸入電壓、輸出電壓和控制信號的時序圖； 圖7所示為根據本發明另一實施例的自適應信號產生器的電路圖；圖8所示為根據本發明另一實施例的自適應信號產生器的電路圖；圖9所示為根據本發明一實施例的圖8中的基準信號、輸入電壓、輸出電壓和控制信號的時序圖；圖10所示為根據本發明另一實施例的自適應信號產生器的電路圖；圖11所示為根據本發明另一實施例的自適應信號產生器的電路圖；圖12所示為根據本發明一實施例給調整器提供基準信號的方法流程圖。
300‧‧‧裝置
302‧‧‧自適應基準信號產生器
304‧‧‧調整器
306‧‧‧電路
308‧‧‧電源

Claims (22)

  1. 一種基準信號產生電路，包括：一比較電路，根據一調整器的一約束信號和一基準信號之間的一差值位準輸出一控制信號，該調整器具有由該基準信號保持的一回授控制迴路；以及一第一基準信號調整器，與該比較電路耦接，透過該控制信號調整該基準信號，使該基準信號增加至一預設電壓，以保證在該調整器的一啟動階段，該調整器的該回授控制迴路不會飽和。
  2. 如申請專利範圍第1項的基準信號產生電路，其中，該第一基準信號調整器包括：一電容，提供該基準信號；以及一充電控制器，與該電容相耦接，根據該比較電路輸出的該控制信號，透過調整該電容的一充電電流，控制該基準信號的壓擺率。
  3. 如申請專利範圍第2項的基準信號產生電路，其中，該充電控制器包括：一電流源，產生一恆定電流信號；以及一電晶體，與該比較電路、該電流源和該電容相耦接，當該基準信號不超過該約束信號時，該電晶體工作在一飽和狀態，使為該電容充電的一電流信號基本上等於該恆定電流信號；以及當該基準信號超過該約束信號時，該電晶體工作在一線性狀態，使為該電容充電的一電流信號根據該基準信號和該約束信號之間的該差值位準來調整。
  4. 如申請專利範圍第2項的基準信號產生電路，其中，該充電控制器包括：一電流控制器，與該比較電路耦接， 當該基準信號不超過該約束信號時，提供一初始控制電流信號；以及當該基準信號超過該約束信號時，根據該基準信號和該約束信號之間的該差值位準，調整一控制電流信號；以及一電流鏡，與該電流控制器和該電容耦接，產生基本上等於該控制電流信號的一充電電流信號。
  5. 如申請專利範圍第4項的基準信號產生電路，其中，該電流控制器包括：一電流源，由一放大器、一第一電晶體和一電阻組成，根據控制一電壓信號確定該控制電流信號的一初始位準；以及一第二電晶體，與該電流源耦接，透過該基準信號和該約束信號之間的該差值位準，在該飽和模式和該線性模式之間轉換，以調整該控制電流信號。
  6. 如申請專利範圍第1項的基準信號產生電路，其中，該約束信號包括該調整器的一輸入電壓信號；以及該基準信號透過調整該控制信號，使該基準信號不會超過該輸入電壓信號。
  7. 如申請專利範圍第1項的基準信號產生電路，其中，該約束信號包括該調整器的一供電電壓信號，並根據該調整器中的一回授控制迴路的一預留效能要求進行調整；以及該基準信號根據該控制信號調整，使該基準信號不會超過該供電電壓信號。
  8. 如申請專利範圍第2項的基準信號產生電路，其中，該積體電路還包括：一第二基準信號調整器，與該第一基準信號調整器耦接，當該調整器在一穩定狀態時，將該基準信號保持在該預設電壓。
  9. 如申請專利範圍第8項的基準信號產生電路，其中，該第二基準信號調整器包括一開關模組，當該基準信號在超過該預設電壓的一補償範圍內，關斷該第一基準信號調整器。
  10. 如申請專利範圍第8項的基準信號產生電路，其中，該第二基準信號調整器包括提供該預設電壓的一電壓源，與該充電控制器耦接，當該電容充電完全時，該電容的最大位準為該預設電壓。
  11. 一種基準信號產生裝置，裝置包括：一調整器，提供一輸出信號，並將該輸出信號調整至一特定位準，其中該調整器具有由一基準信號保持的一回授控制迴路；一電路，與該調整器耦接，接收該輸出信號，並根據具有一特定位準的一輸出信號，執行一種或複數種功能；一電源，與該調整器耦接，為該調整器提供一約束信號；一自適應基準信號產生器，與該調整器耦接，根據該約束信號，產生該基準信號。
  12. 如申請專利範圍第11項的基準信號產生裝置，其中，該自適應信號產生器包括：一比較電路，根據該約束信號和該基準信號之間的一差值位準，輸出一控制信號；一第一基準信號調整器，與該比較電路耦接，根據該控制信號調整該基準信號，當該調整器處於一啟動階段時，該基準信號增長至一預設電壓，而不會使該調整器的該回授控制迴路飽和。
  13. 如申請專利範圍第12項的基準信號產生裝置，其中， 該第一基準信號調整器包括：一電容，提供該基準信號；以及一充電控制器，與該電容耦接，根據該比較電路輸出的該控制信號，透過調整該電容的一充電電流，以控制該基準信號的壓擺率。
  14. 如申請專利範圍第12項的基準信號產生裝置，其中，該約束信號包括該調整器的一輸入電壓信號；以及該基準信號透過調整該控制信號，使該基準信號不會超過該輸入電壓信號。
  15. 如申請專利範圍第12項的基準信號產生裝置，其中，該約束信號包括該調整器的一供電電壓信號，並根據該調整器中的該回授控制迴路的預留效能要求調整；以及該基準信號透過調整該控制信號進行，使該基準信號不會超過該供電電壓信號。
  16. 如申請專利範圍第12項的基準信號產生裝置，其中，該自適應基準信號產生器還包括一第二基準信號調整器，與該第一基準信號調整器耦接，當該調整器在一穩定階段時，將該基準信號保持在一預設電壓。
  17. 如申請專利範圍第11項的基準信號產生裝置，其中，該調整器為一電壓調整器或一電流調整器；該電路為一處理器；以及該電源為一電池。
  18. 一種給調整器提供基準信號的方法，包括：接收該調整器的一約束信號，其中該調整器，具有由該基準信號保持的一回授控制迴路；根據該基準信號和該約束信號之間的差值位準，輸出一控制信號；以及 根據該控制信號調整該基準信號，使該基準信號增長至一預設電壓，而不會在該調整器處於一啟動階段時，引起該調整器中的該回授控制迴路飽和。
  19. 如申請專利範圍第18項的方法，其中，當該調整器處於一穩定階段時，將該基準信號保持在該預設電壓。
  20. 如申請專利範圍第18項的方法，其中，該約束信號包括該調整器的一輸入電壓信號；以及該基準信號根據該控制信號調整，使該基準信號不會超過該供電電壓信號。
  21. 如申請專利範圍第18項的方法，其中，該約束信號包括該調整器的一供電電壓信號，並透過調整該調整器中的該回授控制迴路的預留效能要求；以及該基準信號透過調整該控制信號，使該基準信號不會超過該供電電壓信號。
  22. 一種電腦可讀媒體，儲存可由一個或複數個積體電路設計系統執行的指令，並使該一個或複數個積體電路設計系統可設計於一積體電路，該積體電路包括：一比較電路，根據一約束信號和一基準信號之間的一差值位準，輸出一控制信號；一第一基準信號調整器，與該比較電路耦接，透過該控制信號調整該基準信號，使當一調整器處於一啟動階段時，該基準信號增長至一預設電壓，而不會使該調整器的一回授控制迴路飽和。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI569123B (zh) * 2015-03-26 2017-02-01 晨星半導體股份有限公司 高效率之低壓差線性穩壓器
CN114460993A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 扬智科技股份有限公司 电压调整器

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011083010A1 (de) * 2011-09-20 2013-03-21 Robert Bosch Gmbh Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler eines elektrischen Antriebssystems und Verfahren zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers
US10698432B2 (en) * 2013-03-13 2020-06-30 Intel Corporation Dual loop digital low drop regulator and current sharing control apparatus for distributable voltage regulators
US9146572B2 (en) * 2013-05-30 2015-09-29 Infineon Technologies Ag Apparatus providing an output voltage
US9559512B1 (en) 2013-08-29 2017-01-31 GLF Integrated Power, Inc. Programmable rise time controlled load switch and integrated temperature sensor system with interface bus
US9866134B2 (en) 2014-01-10 2018-01-09 Astec International Limited Control circuits and methods for regulating output voltages using multiple and/or adjustable reference voltages
WO2015103766A1 (en) * 2014-01-10 2015-07-16 Astec International Limited Control circuits and methods for regulating output voltages based on adjustable references voltages
US9825468B1 (en) * 2014-12-30 2017-11-21 GLF Integrated Power, Inc. Methods and apparatus for an automatic input selecting power path switch
US9753471B2 (en) * 2014-09-26 2017-09-05 Nxp B.V. Voltage regulator with transfer function based on variable pole-frequency
EP3070827B1 (en) * 2015-03-16 2022-09-07 General Electric Technology GmbH Start-up of hvdc networks
CN105116951B (zh) * 2015-06-23 2017-06-06 北京兆易创新科技股份有限公司 一种电压输出方法和装置
US9817416B2 (en) * 2015-08-17 2017-11-14 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for programmable low dropout regulators for radio frequency electronics
JP2017050598A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像読取装置、画像形成装置
KR102656219B1 (ko) * 2016-11-07 2024-04-11 삼성전자주식회사 메모리 장치, 그것을 포함하는 메모리 시스템, 및 그것의 슬루 레이트 조정 방법
EP3422568B1 (en) * 2017-06-30 2021-10-27 Nxp B.V. Circuit
TWI633286B (zh) * 2017-07-17 2018-08-21 盛群半導體股份有限公司 溫度感測電路及其校正方法
TWI642951B (zh) * 2018-03-14 2018-12-01 明泰科技股份有限公司 Online voltage adaptive modulation system
CN109450417B (zh) * 2018-09-26 2022-11-18 深圳芯智汇科技有限公司 一种用于ldo的启动过冲抑制电路
US11223289B2 (en) 2020-01-17 2022-01-11 Astec International Limited Regulated switched mode power supplies having adjustable output voltages
CN113707194A (zh) * 2020-05-21 2021-11-26 晶豪科技股份有限公司 具有暂态响应增强的端接电压调节装置
KR20220010125A (ko) * 2020-07-17 2022-01-25 에스케이하이닉스 주식회사 증폭기 및 이를 포함하는 전압 생성 회로
US11955879B2 (en) * 2020-12-30 2024-04-09 Texas Instruments Incorporated Architecture to mitigate overshoot/undershoot in a voltage regulator
EP4343483A1 (en) * 2021-05-17 2024-03-27 Closed-up Joint-Stock Company Drive Controller for an electronically controlled resistor

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06282338A (ja) * 1993-03-24 1994-10-07 Seiko Instr Inc 定電流回路及びランプ電圧発生回路
JP2000056843A (ja) * 1998-08-04 2000-02-25 Toyota Autom Loom Works Ltd 基準電圧生成回路
US5939870A (en) * 1998-09-17 1999-08-17 Intel Corporation Voltage regulator
EP1063578B1 (en) * 1999-06-22 2002-09-11 Alcatel Reference voltage generator with monitoring and start up means
KR100375986B1 (ko) * 2000-11-27 2003-03-15 삼성전자주식회사 프로그래머블 임피던스 제어회로
JP2003330549A (ja) * 2002-05-10 2003-11-21 Hitachi Ltd 半導体集積回路、電源回路及び情報記録媒体
US6871289B2 (en) * 2003-07-08 2005-03-22 Arques Technology Slew rate limited reference for a buck converter
US7084612B2 (en) * 2004-04-30 2006-08-01 Micrel, Inc. High efficiency linear regulator
JP3710469B1 (ja) * 2004-11-04 2005-10-26 ローム株式会社 電源装置、及び携帯機器
US7116089B1 (en) * 2005-10-28 2006-10-03 Monolithic Power Systems, Inc. Constant-peak-current minimum-off-time pulse frequency modulator for switching regulators
JP4966592B2 (ja) * 2006-06-09 2012-07-04 ローム株式会社 電源回路
US7868603B2 (en) * 2006-10-04 2011-01-11 Microsemi Corporation Method and apparatus to compensate for supply voltage variations in a PWM-based voltage regulator
US8233256B2 (en) * 2007-02-16 2012-07-31 Intersil Americas Inc System and method for programming and controlling over current trip point limits in voltage regulators
US7863875B1 (en) * 2008-04-23 2011-01-04 Fairchild Semiconductor Corporation Non-linear control techniques for improving transient response to load current step change
EP2120123A1 (en) * 2008-05-12 2009-11-18 Stmicroelectronics SA Slew rate control
TWI420277B (zh) * 2009-06-30 2013-12-21 Green Solution Tech Co Ltd 金氧半導體電流限制電路及線性穩壓器、電壓轉換電路
JP5684987B2 (ja) * 2010-01-25 2015-03-18 セイコーインスツル株式会社 スイッチングレギュレータ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI569123B (zh) * 2015-03-26 2017-02-01 晨星半導體股份有限公司 高效率之低壓差線性穩壓器
CN114460993A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 扬智科技股份有限公司 电压调整器

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Publication number Publication date
CN103163928A (zh) 2013-06-19
CN103163928B (zh) 2015-03-11
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JP2013127768A (ja) 2013-06-27
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