TW201406025A - 用於控制晶片上電壓產生電路系統之電壓輸出變化的積體電路及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於控制來自晶片上電壓產生電路系統的電壓輸出變化之積體電路及方法。積體電路包含電壓產生電路系統，該電壓產生電路系統經配置以根據供應的輸入電壓操作及在輸出節點處產生不同於供應的輸入電壓的晶片上電壓供應。隨後佈置電路區塊以接收藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供應，在該電路區塊的操作期間，電路區塊在輸出節點上呈現變化的負載。振盪電路系統亦耦合至輸出節點以在輸出節點上提供額外負載及經配置以產生振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著晶片上電壓供應的值變化而變化。控制電路系統經配置以回應於觸發條件，從而調整藉由振盪電路系統在輸出節點上提供的額外負載。此舉提供特別簡單及有效的機構用於在輸出節點上提供額外負載，該額外負載可被改變，目的在於抵消藉由電路區塊呈現的輸出節點上的負載的變化，從而允許來自晶片上電壓產生電路系統的電壓輸出的變化受到控制。

Description

用於控制晶片上電壓產生電路系統之電壓輸出變化的積 體電路及方法

本發明係關於用於控制來自晶片上電壓產生電路系統的電壓輸出的變化的積體電路，且本發明係關於操作該積體電路以達成電壓輸出變化的此控制之方法。

眾所周知向積體電路提供晶片上電壓產生電路系統，該晶片上電壓產生電路系統經配置以產生晶片上電壓供應。一般而言，電壓產生電路系統將接收供應至積體電路的輸入電壓及電壓產生電路系統將從該輸入電壓獲得晶片上電壓供應。電壓產生電路系統可採取各種形式，例如，低壓差(low drop out；LDO)調節器或充電泵。充電泵為用於晶片上電壓產生電路系統的尤其風行之選擇，且存在對於此類充電泵的許多不同設計。以下論文論述各種已知設計的實例：1)2009年6月，由麻省理工學院的Y Ramadass撰寫的「Energy Processing Circuits for Low-Power Applications」；2)由多倫多大學的L Pylarinos撰寫的「Charge Pumps：an Overview」；3)電氣電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronic Engineers；IEEE)固態電路期刊的1997年6月第6期之第32卷，由C Wang等人撰寫的「Efficiency Improvement in Charge Pump Circuits」；4)1999年11月，由俄亥俄州大學的F Qiu撰寫的「Analogue Very Large-Scale Integrated Circuits Design of Two-Phase and Multi-Phase Voltage Doublers with Frequency Regulation」；5)韓國電子通信研究院(Electronics And Telecommunications Research Institute；ETRI)期刊的2010年6月第3期之第32卷，由J Son等人撰寫的「Temperature-Adaptive Back-Bias Voltage Generator for RCAT Pseudo SRAM」；6)IEEE，1995年由M Makowski等人撰寫的「Performance Limits of Switched-Capacitor DC-DC Converters」；7)IEEE，1999年由W Rhee撰寫的「Design of High-Performance CMOS Charge Pumps In Phase-Locked Loops」；以及8)電力電子技術，2006年7月由V Vitchev撰寫的「Calculating Essential Charge-Pump Parameters」。

當在晶片上提供此類電壓產生電路時，存在過許多情況，在該等情況中，連接至藉由彼等電壓產生電路產生的晶片上電壓供應的元件所消耗的電流很小，及如此可引起電壓產生電路系統的輸出上的輕負載情況。當此輕負載發生時，此舉可引起藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供 應增加至不安全位準。進一步，電壓產生電路系統的輸出上的負載難以預測。

用於尋求解決此問題的一個已知機構將使用類比限制電路，當電壓產生電路系統的輸出節點處的電壓位元準上升超過某一閾值時，該類比限制電路將電荷傾倒至地面。然而，此方法並非理想的，因為此方法突然生效及浪費大量能量。

IEEE，2010年，由R Guo等人撰寫的標題為「A High Efficiency Regulated Charge Pump over Wide Input and Load Range」的論文中描述了類比控制機構，該類比控制機構併入了大量電壓比較器及放大器，該等電壓比較器及放大器可去能部分之充電泵及/或閘控時脈，從而處理輕負載情況。然而，此類比控制機構很可能較大及易受變化問題之影響。進一步，亦犧牲了可程式性，因為行為受到參考電壓之控制。

因此，將需要提供改良的技術用於控制來自晶片上電壓產生電路系統的電壓輸出之變化。

從第一態樣來看，本發明提供積體電路，該積體電路包含：電壓產生電路系統，該電壓產生電路系統經配置以根據供應的輸入電壓操作及在輸出節點處產生不同於該供應的輸入電壓的晶片上電壓供應；電路區塊，該電路區塊經配置以接收藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供應，在該電路區塊的操作期間，該電路區塊在該輸出節點上呈現 變化的負載；振盪電路系統，該振盪電路系統耦合至該輸出節點以在該輸出節點上提供額外負載及經配置以產生振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著晶片上電壓供應的值變化而變化；及控制電路系統，該控制電路系統經配置以回應於觸發條件，從而調整藉由該振盪電路系統在輸出節點上提供的額外負載。

根據本發明，接收藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供應的電路區塊在彼電壓產生電路系統的輸出節點上呈現變化的負載。然而，電路區塊並非在輸出節點上提供負載的僅有元件，且此外，振盪電路系統耦合至輸出節點以在輸出節點上提供額外負載。振盪電路系統產生振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著晶片上電壓供應的值變化而變化。進一步，根據本發明，控制電路系統經配置以藉由調整經由振盪電路系統在輸出節點上提供的額外負載來回應於觸發條件。藉由能夠調整藉由振盪電路系統在輸出節點上提供的額外負載，如此使得來自電壓產生電路系統的晶片上電壓供應輸出的變化受到控制，且特定而言如此提供用於補償輸出電壓的變化之機構，當藉由電路區塊在輸出節點上呈現的負載變化時，該等輸出電壓的變化可能出現。

觸發條件可採取各種形式。舉例而言，若電路區塊具有數個不同的操作模式及輸出節點上呈現的負載取決於操作模式而變化，則觸發條件可為偵測電路區塊的操作模式的變化，引起控制電路系統調整藉由振盪電路系統在輸出節點上提供的額外負載，以便當電路區塊由當前操作模式變化 至新的操作模式時，補償藉由電路區塊呈現的負載變化。

然而，替代地或額外地，可藉由直接監視晶片上電壓供應的值引起觸發條件，因為在輸出節點上藉由電路區塊呈現的負載的變化可引起晶片上電壓供應的電壓位元準的變化，且若電壓位元準變化超過預定量，則此舉可用於啟動觸發條件。根據本發明，可容易地併入此功能，因為用於在輸出節點上提供額外負載的相同電路系統，亦即振盪電路系統，亦產生訊號作為該振盪電路系統的輸出，該訊號的頻率的變化取決於晶片上電壓供應如何變化。

因此，根據本發明，振盪電路系統可用於在輸出節點上提供合成額外負載，其中彼額外負載量為可調整的以便補償藉由電路區塊呈現的負載的變化。此外，相較於上文提及的先前技術的類比限制電路浪費的能量，此額外負載消耗的積累能量可針對有用之功能在該額外負載自身中使用。特定而言，藉由振盪電路系統產生的振盪訊號具有隨著晶片上電壓供應的值變化而變化的頻率，及由此若希望決定何時啟動觸發條件，及由此決定何時調整藉由振盪電路系統在輸出節點上提供的額外負載量，則可使用此輸出本身。

在一個實施例中，控制電路系統進一步包含監視電路系統，該監視電路系統經配置以監視振盪訊號，從而監視藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供應的值的變化，且該監視電路系統經配置以回應於振盪訊號中的至少一個預定變化來指示觸發條件。控制電路系統隨後回應於觸發條件以引起振盪電路系統的功率消耗改變，從而改變輸出節 點上的額外負載量。因此，在此類實施例中，提供監視電路系統，該監視電路系統監視振盪訊號的變化，從而決定是否指示觸發條件。當出現觸發條件時，改變振盪電路系統的功率消耗以便改變額外負載量。此舉提供非常簡單及有效的機構以用於控制來自晶片上電壓產生電路系統的電壓輸出的變化。

監視電路系統監視的至少一個預定變化可採取各種形式。然而，在一個實施例中，振盪訊號中的該至少一個預定變化包含預定變化，該預定變化指示晶片上電壓供應的值已經增加超過預定位元準，且控制電路系統回應於藉由監視電路系統偵測該預定變化以引起該振盪電路系統的功率消耗增加，從而增加該輸出節點上該額外負載量。因此，在此類實施例中，可容易地偵測到低負載情況，因為當藉由電路區塊呈現的負載為低的時，來自電壓產生電路系統的電壓輸出很可能增加，且若該電壓輸出未被檢查，則該電壓輸出可失控至不安全位準。然而，根據上述實施例，一偵測到晶片上電壓供應已經增加超過預定位元準，控制電路系統就引起振盪電路系統的功率消耗增加，從而增加輸出節點上的總負載。藉由振盪電路系統提供的額外負載的此增加將引起電壓位元準下降。在一些實施例中，此措施本身可為足夠的以減輕來自電壓產生電路系統的輸出電壓增加至不安全位元準的風險，但是在替代的實施例中，此措施可與一或更多個其他措施(諸如調整電壓產生電路系統的設置)結合使用，從而在來自電路區塊的低負載期間限制電壓至安全位元準。

電壓產生電路系統可採取各種形式，但是在一個實施例中包含充電泵電路系統，該充電泵電路系統經配置以一方式產生晶片上電壓供應，該方式導致彼晶片上電壓供應增加同時輸出節點上的負載減少。

控制電路系統可採取各種形式，但是在一個實施例中控制電路系統進一步包含耦合電路系統，該耦合電路系統經配置以將振盪電路系統耦合至輸出節點及從晶片上電壓供應產生用於振盪電路系統的操作電壓。控制電路系統隨後經配置以回應於藉由監視電路系統偵測到該至少一個預定變化，以引起耦合電路系統改變用於振盪電路系統的操作電壓，從而改變輸出節點上的額外負載量。因此，在此類實施例中，耦合電路系統用於提供用於振盪電路系統的操作電壓，該操作電壓隨著晶片上電壓供應變化而變化，由此確保藉由振盪電路系統產生的振盪訊號的頻率隨著晶片上電壓供應變化而變化。然而，由於振盪電路系統的操作，操作電壓的實際標稱值可藉由耦合電路系統改變以便改變功率消耗及由此改變輸出節點上呈現的額外負載量。因此，舉例而言，缺乏觸發條件時，可選擇操作電壓位於低於晶片上電壓供應的位元準的第一位準，引起振盪電路系統相對慢地振盪及由此消耗較少功率。因此，此類情況中的額外負載量將為相對低的。然而，偵測到觸發條件之後，可佈置耦合電路系統以增加操作電壓的位元準至較接近晶片上電壓供應的位元準的第二位準，從而增加功率消耗及增加額外負載量。在彼等情況中，振盪的頻率隨後將相較於偵測到觸發條件之前的振盪 的頻率為相對快的。

耦合電路系統可採取各種形式。然而，在一個實施例中，耦合電路系統包含在輸出節點與供應線路之間並行連接的複數個開關元件，該供應線路提供操作電壓用於振盪電路系統，最初打開該等複數個開關元件的選擇的子集，但在偵測到該至少一個預定變化之後，控制電路系統改變打開該等複數個開關元件中的哪個開關元件，從而改變耦合電路系統的電阻。單獨的開關元件可全部展示類似的電阻，及取決於是否已經偵測到觸發條件可打開許多不同的開關元件。替代地，某些開關元件可具有與其他開關元件不同的電阻，使得使用的開關元件的總數目不變，但是取決於是否已經偵測到觸發條件使用不同的開關元件。

開關元件可採取各種形式，但是在一個實施例中，每一開關元件包含至少一個電晶體。

當監視晶片上電壓供應中的變化時，區別藉由電路區塊呈現的負載變化引起的變化及由於供應的輸入電壓的變化可能引起的任何變化為有用的。在一個實施例中，當耦合至輸入節點的振盪電路系統經配置以產生指示供應的輸入電壓的參考振盪訊號時，此舉可藉由佈置振盪電路系統以交替地耦合至該輸出節點及耦合至提供供應的輸入電壓的輸入節點來達成。監視電路系統隨後包括比較電路系統，該比較電路系統經配置以比較振盪訊號及參考振盪訊號，從而產生比較輸出，且監視電路系統經配置以監視比較輸出中的變化，從而偵測該至少一個預定變化。此方法提供功率及面積 高效的解決方案，但是取樣頻率在某種程度上受到影響，因為在任何時間點，來自振盪電路系統的振盪訊號僅提供有關在輸出節點或輸入節點處的電壓的資訊。

為了改良取樣頻率及由此提供較高的頻寬解決方案，積體電路可替代地進一步包含參考振盪電路系統，該參考振盪電路系統耦合至提供供應的輸入電壓的輸入節點且該參考振盪電路系統經配置以產生指示供應的輸入電壓的參考振盪訊號。監視電路系統隨後包括比較電路系統，該比較電路系統經配置以比較振盪訊號及參考振盪訊號，從而產生比較輸出；且監視電路系統經配置以監視比較輸出中的變化，從而偵測到該至少一個預定變化。在此實施例中，振盪訊號及參考振盪訊號並行產生及由此此舉產生更精確的比較輸出。

在一個此實施例中，控制電路系統進一步包含第一耦合電路系統及第二耦合電路系統，該第一耦合電路系統經配置以將振盪電路系統耦合至輸出節點及根據晶片上電壓供應產生用於振盪電路系統之操作電壓，該第二耦合電路系統經配置以將參考振盪電路系統耦合至輸入節點及根據供應的輸入電壓產生用於參考振盪電路系統之操作電壓。控制電路系統隨後經配置以回應於藉由監視電路系統偵測到該至少一個預定變化，以引起第一耦合電路系統及第二耦合電路系統改變用於振盪電路系統及參考振盪電路系統兩者的操作電壓。因此，在此類實施例中，提供分離的耦合電路用於振盪電路系統及參考振盪電路系統兩者，其中彼等二個耦合電路 通常藉由控制電路系統控制，使得同時對振盪電路系統及參考振盪電路系統兩者同時進行操作電壓之任何變化。

在偵測到晶片上電壓供應已經增加超過引起控制電路系統增加振盪電路系統的功率消耗的預定位準之實施例中，監視電路系統可進一步經配置以，在引起該振盪器的功率消耗增加之後，持續監視振盪訊號；且控制電路系統隨後回應於監視電路系統根據振盪訊號決定在晶片上電壓供應的值已經減少至該預定位準之下達預定時間期間，引起振盪電路系統的功率消耗減少，從而減少輸出節點上的額外負載量。因此，在此類實施例中，偵測觸發條件引起控制電路系統暫時增加振盪電路系統的功率消耗，以便暫時增加輸出節點上的額外負載量直到如晶片上電壓供應已經減少至預定位準之下達某一時間量，隨後振盪電路系統的功率消耗減少，從而減少輸出節點上的額外負載量。在一個實施例中，此時功率消耗減少回至在偵測到觸發條件之前功率消耗所處的位準。

除了為了設法抵消藉由電路區塊呈現的輸出節點上的負載變化藉由振盪電路系統改變輸出節點上呈現的額外負載的上述機構以外，亦可使用一或更多個額外機構。舉例而言，在一個實施例中，控制電路系統經配置以監視振盪訊號值相對於該振盪訊號初始值的變化，該振盪訊號初始值指示該晶片上電壓供應的所欲值；及若該變化超過閾值量，則調整電壓產生電路系統的一或更多個設置，目的是將該變化減少回至該閾值量以下。在一個實施例中，若此處代表的 閾值量被超過，則引起調整電壓產生電路系統的一或更多個設置的彼閾值量將不同於指示觸發條件並引起振盪電路系統的功率消耗改變的至少一個預定變化。特定而言，在一個實施例中，此閾值量可低於指示觸發條件的預定變化，使得在第一實例中調整電壓產生電路系統的設置，目的是減少變化回至閾值量以下，且僅當變化進一步增加至指示觸發條件的位元準時，振盪電路系統的功率消耗改變，從而改變輸出節點上的額外負載量。

若變化超過閾值量則所調整的電壓產生電路系統的一或更多個設置可採取各種形式，及例如可包括調整提供至電壓產生電路系統的時脈訊號。然而，在一個實施例中，電壓產生電路系統包含充電泵電路系統，該充電泵電路系統可在複數操作模式中操作，且由此可調整的設置可包括指示充電泵將在何種操作模式中操作的設置。

在一個實施例中，電壓產生電路系統包含形成為複數個充電泵單元的充電泵電路系統，該等複數個充電泵單元的每一者藉由相關的賦能訊號賦能，充電泵電路系統在複數個操作模式中為可操作的，藉由賦能訊號的值的相關樣型選擇每一操作模式使得使用充電泵單元，及由此充電泵電路系統的驅動強度取決於操作模式變化。藉由控制電路系統調整的一或更多個設置可隨後至少包含與該等複數個充電泵單元中的充電泵單元相關的賦能訊號的值。在一個實施例中，單獨的充電泵單元邏輯上並行佈置，及由此藉由改變使用的充電泵單元的數目，此直接影響充電泵電路系統的驅動強 度，及由此影響藉由充電泵電路系統產生的輸出電壓。考慮輸出節點上的負載，此充電泵電路系統的新穎佈置由此允許充電泵電路系統的驅動強度在操作期間原位變化。此外，可程式賦能訊號允許場可程式性補償處理偏斜、溫度及電壓變化，及由此新穎的佈置提供特別可撓的充電泵電路用於在晶片上使用。

在一個實施例中，每一充電泵單元包含至少一個充電泵區塊，每一充電泵區塊包含：第一複數個電晶體，該等第一複數個電晶體串聯佈置在該輸出節點與提供供應的輸入電壓的輸入節點之間及提供第一中間節點；第二複數個電晶體，該等第二複數個電晶體串聯佈置在該輸入節點與參考電壓之間及提供第二中間節點；電容器元件，該電容器元件連接在該第一中間節點與該第二中間節點之間；在充電操作階段期間，該等第一複數個電晶體中的至少一個電晶體及該等第二複數個電晶體中的至少一個電晶體被啟動以操作作為充電電晶體，該等充電電晶體在該輸入節點與該參考電壓之間耦合電容器；及在放電操作階段期間，該等第一複數個電晶體中的至少一個其他電晶體及該等第二複數個電晶體中的至少一個其他電晶體被啟動以操作作為放電電晶體，該等放電電晶體在該輸入節點及該輸出節點之間耦合電容器。

在一個特定實施例中，該等第二複數個電晶體中的電晶體具有相同類型，該等第二複數個電晶體中的該至少一個電晶體在充電階段期間藉由時脈訊號的第一相啟動，且該等第二複數個電晶體中的該至少一個其他電晶體在放電階 段期間藉由該時脈訊號的第二相啟動，該第一相和第二相為互補的相。藉由使用連接在輸入節點與參考電壓之間的第二複數個電晶體內部的相同類型的電晶體，有可能避免使用在某些已知的先前技術中使用的複雜的不重疊的時脈產生器，從而避免供應的輸入電壓及參考電壓(通常參考電壓為接地電壓供應)短路的可能性。

在一個特定實施例中，第二複數個電晶體中的電晶體為n通道金氧半導體(n-channel metal oxide semiconductor；NMOS)電晶體。因此，由於在充電階段啟動的第二複數個電晶體中的至少一個電晶體為NMOS電晶體，故藉由跨過彼至少一個電晶體的閾值電壓下降限制短路的潛在性。進一步，相對小的裝置尺寸可用於第二複數個電晶體中的電晶體，此舉限制了電流。

在一個實施例中，該等第一複數個電晶體及該等第二複數個電晶體中的至少一者包括賦能電晶體，該等賦能電晶體藉由與充電泵單元相關的賦能訊號啟動。

在一個特定實施例中，第一複數個電晶體包括該等賦能電晶體，且在充電階段期間，來自該等第一複數個電晶體的多個電晶體，包括第一賦能電晶體，係在堆疊的佈置中使用以從該等第一複數個電晶體中形成充電電晶體。進一步，在放電階段期間，來自該等第一複數個電晶體的多個電晶體，包括第二賦能電晶體，係在堆疊佈置中使用以從該等第一複數個電晶體中形成放電電晶體。此堆疊佈置避免使用龐大的位準位移器驅動第一複數個電晶體中的放電電晶體的 閘極。

在一個實施例中，第一複數個電晶體中的電晶體為p通道金氧半導體(p-channel metal oxide semiconductor；PMOS)電晶體。

在一個實施例中，每一充電單元包含第一充電泵區塊及第二充電泵區塊，該等充電泵區塊相對於該輸出節點並行佈置，第一充電泵區塊經配置在時脈週期的上半期間位於該充電階段，且第二充電泵區塊經配置在該時脈週期的下半期間位於該充電階段。此方法減少輸出漣波及改良調整。

振盪器電路系統可採取各種形式，但是在一個實施例中振盪器電路系統形成為環形振盪器。

通常情況下，晶片上電壓產生電路，尤其是充電泵，提供低負載電流及對於用於間歇負載電流的輸出電壓中的下降為敏感的。可經配置以接收藉由此類電壓產生電路產生的晶片上電壓供應的某些形式的電路區塊對於電壓中的任何此下降可為敏感的。此電路區塊的典型實例為用於功率閘控及主體偏壓應用的電路系統。然而，當使用電壓產生電路系統提供晶片上電壓供應至此類電路區塊時，使用上文描述的實施例的技術將為所欲的。根據一個實施例，此情況係經由使用下降防止電路系統來實現。特定而言，在一個實施例中，控制電路系統進一步包含下降防止電路系統，該下降防止電路系統經配置當在啟動模式中時，斷開電壓產生電路系統的輸出介面與輸出節點在電壓產生電路系統的啟動階段期間的連接。藉由此方法，可允許晶片上電壓供應的電壓在該 電壓連接至電路區塊的電流需求時完全地穩定。

在一個實施例中，在啟動模式中，下降防止電路系統進一步經配置以預先充電輸出節點至該供應的輸入電壓。因此，在該啟動模式期間，電路區塊接收供應的輸入電壓。

在一個實施例中，在啟動模式之後，控制電路系統將下降防止電路系統置於即時模式，在該即時模式中電壓產生電路系統的輸出介面再連接至輸出節點。因此，在此點，電路區塊積極地連接至來自電壓產生電路系統的輸出，且由此電路區塊接收的電壓供應隨後從供應的輸入電壓位元準增加至藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供應的位元準。此方法避免晶片上電壓供應的位元準的任何下降，因為已經允許來自電壓產生電路系統的輸出在連接至電路區塊的電流負載之前穩定。

在一個實施例中，當不使用電壓產生電路系統時，控制電路系統經配置以斷開電壓產生電路系統的輸出介面與輸出節點的連接，並預先充電輸出介面至該供應的輸入電壓。此方法確保電壓產生電路系統的輸出介面處的電壓在去能充電泵時不會浮動。

使用來自電壓產生電路系統的輸出電壓的電路區塊可採取各種形式，但是在一個實施例中，電路區塊包含一系列功率開關，該等功率開關藉由在預定操作模式中的該晶片上供應電壓驅動。一般而言，提供晶片上供應電壓至該序列中的功率開關的每一者的閘極。在一個示例性實施例 中，功率開關可為集管開關，且預定操作模式可為超截止操作模式，在該預定操作模式中功率開關藉由晶片上供應電壓驅動。在替代的實施例中，預定操作模式可為與各種功率開關一起使用的升高閘極操作模式。

當藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供應可大於或小於供應的輸入電壓時，在一個實施例中，晶片上電壓供應大於供應的輸入電壓。

從第二態樣來看，本發明提供電路系統用於積體電路中以控制藉由來自供應的輸入電壓的積體電路的電壓產生電路系統在輸出節點處產生的晶片上電壓供應的值的變化，該積體電路具有電路區塊，該電路區塊經配置以在電路區塊操作期間接收藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供應，該電路區塊在該輸出節點上呈現變化的負載，電路系統包含：振盪電路系統，該振盪電路系統耦合至該輸出節點以在該輸出節點上提供額外負載及經配置以產生振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著晶片上電壓供應的值變化而變化；及控制電路系統，該控制電路系統經配置以回應於觸發條件，從而調整藉由該振盪電路系統在該輸出節點上提供的該額外負載。

從第三態樣來看，本發明提供控制藉由來自供應的輸入電壓的積體電路的電壓產生電路系統在輸出節點處產生的晶片上電壓供應的值的變化的方法，該積體電路具有電路區塊，該電路區塊佈置為在電路區塊的操作期間接收藉由電壓產生電路系統產生的晶片上電壓供應，該電路區塊在該 輸出節點上呈現變化的負載，該方法包含以下步驟：使用耦合至該輸出節點的振盪電路系統以在該輸出節點上提供額外負載，該振盪電路系統產生振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著晶片上電壓供應的值變化而變化；及回應於觸發條件，調整藉由該振盪電路系統在該輸出節點上提供的該額外負載。

從第四態樣來看，本發明提供積體電路，該積體電路包含：電壓產生構件(means)，用於根據供應的輸入電壓操作及用於在輸出節點處產生不同於該供應的輸入電壓的晶片上電壓供應；電路構件，用於在電路構件操作期間接收藉由電壓產生構件產生的晶片上電壓供應，該電路構件在該輸出節點上呈現變化的負載；振盪構件，用於耦合至該輸出節點以在該輸出節點上提供額外負載，及用於產生振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著晶片上電壓供應的值變化而變化；及控制構件，用於回應於觸發條件，調整藉由該振盪構件在輸出節點上提供的額外負載。

10‧‧‧晶片上電壓產生電路系統/充電泵

12‧‧‧路徑

15‧‧‧振盪器電路系統

17‧‧‧軌

20‧‧‧電晶體

25‧‧‧電晶體

30‧‧‧平衡電路系統

35‧‧‧控制電路系統

38‧‧‧路徑

40‧‧‧路徑

45‧‧‧振盪器電路系統

47‧‧‧軌

50‧‧‧電晶體

55‧‧‧電晶體

60‧‧‧平衡電路系統

100‧‧‧計數電路系統

105‧‧‧比較電路系統

110‧‧‧控制器

112‧‧‧抵消

115‧‧‧控制區塊

120‧‧‧路徑

125‧‧‧路徑

150‧‧‧步驟

155‧‧‧步驟

160‧‧‧步驟

165‧‧‧步驟

170‧‧‧步驟

175‧‧‧步驟

180‧‧‧步驟

185‧‧‧步驟

190‧‧‧步驟

200‧‧‧步驟

205‧‧‧步驟

210‧‧‧步驟

215‧‧‧步驟

220‧‧‧步驟

225‧‧‧步驟

230‧‧‧步驟

235‧‧‧步驟

240‧‧‧步驟

245‧‧‧步驟

250‧‧‧電壓

255‧‧‧範圍1

260‧‧‧範圍2

265‧‧‧範圍3

300‧‧‧振盪器電路

305‧‧‧平衡電路系統

310‧‧‧多工器

315‧‧‧電晶體

320‧‧‧電晶體

325‧‧‧反向器

340‧‧‧耦合電路系統

345‧‧‧耦合電路系統

350‧‧‧反向器

355‧‧‧反向器

360‧‧‧反向器

365‧‧‧反向器

370‧‧‧反向器

380‧‧‧電晶體

385‧‧‧電晶體

400‧‧‧積體電路

405‧‧‧充電泵

410‧‧‧充電泵控制區塊

415‧‧‧電路系統

420‧‧‧方塊/電路系統

450‧‧‧輸入節點

455‧‧‧電晶體

460‧‧‧電晶體

465‧‧‧電晶體

470‧‧‧電晶體

475‧‧‧輸出節點

480‧‧‧電晶體

485‧‧‧電晶體

490‧‧‧參考電壓

495‧‧‧電容器元件

497‧‧‧第一中間節點

499‧‧‧第二中間節點

500‧‧‧充電泵區塊

510‧‧‧充電泵區塊

515‧‧‧路徑

520‧‧‧路徑

525‧‧‧路徑

530‧‧‧輸出節點

550‧‧‧階段

555‧‧‧階段

560‧‧‧階段

565‧‧‧階段

570‧‧‧路徑

600‧‧‧邏輯電路

605‧‧‧開關

610‧‧‧開關

615‧‧‧位準轉移區塊

620‧‧‧位準轉移區塊

625‧‧‧路徑

650‧‧‧下降防止電路系統

660‧‧‧控制元件

675‧‧‧電晶體

680‧‧‧電晶體

685‧‧‧電晶體

本發明將僅以實例之方式參閱如在隨附圖式中所圖示的本發明的實施例而進一步描述，在該等圖式中：第1圖為根據一個實施例的設備的方塊圖；第2圖為根據一個實施例的更詳細地圖示第1圖的控制電路系統的操作的方塊圖；第3圖為根據一個實施例的圖示充電泵電路系統的操作的流程圖；第4A圖為根據一個實施例的圖示如何監視振盪 器頻率及進行合成調整的流程圖；第4B圖為以示意性形式圖示第4A圖中代表的範圍的圖表；第5圖為根據一個實施例的曲線圖，該曲線圖示意性地圖示當使用第4A圖的處理時所進行的調整可如何影響來自充電泵電路系統的輸出電壓；第6圖為根據替代的實施例的設備的方塊圖；第7圖為根據一個實施例的示意性地圖示振盪器電路系統的圖；第8圖為圖示耦合電晶體的佈置的圖，該等耦合電晶體可用於替代的實施例中以代替第1圖及第6圖中圖示的耦合電晶體；第9圖為示意性地圖示併入上文描述的實施例的設備的積體電路的圖；第10圖為圖示用於一個實施例中的充電泵區塊的圖；第11A圖圖示一個實施例的充電泵單元，該充電泵單元使用第10圖的充電泵區塊的二個實例建構；第11B圖為圖示在一個實施例中藉由第11A圖的電路系統使用的二個時脈訊號的時序圖；第12圖為形成為複數個充電泵單元的充電泵電路，其中每一充電泵單元採取第11A圖中所圖示的形式；第13圖及第14圖圖示來自充電泵的輸出電壓的控制，該輸出電壓的控制當併入描述的實施例的技術時為可 能的；第15圖為示意性地圖示電路系統的實例的方塊圖，該電路系統可使用藉由上述實施例的充電泵產生的升高電壓，從而實施用於減少洩漏電流的超截止方案；第16圖圖示第1圖的設備的替代設備，該替代設備併入了下降防止電路系統；第17圖為更詳細地圖示在第16圖的下降防止電路系統內部提供的元件的圖；以及第18A圖及第18B圖為曲線圖，該等曲線圖示意性地圖示在不具有第16圖的下降防止電路系統及具有第16圖的下降防止電路系統兩者情況下的來自充電泵的輸出電壓。

第1圖為根據一個實施例的設備的方塊圖，該設備可在積體電路內部提供，以提供機構用於控制來自晶片上電壓產生電路系統10的電壓輸出的變化。儘管晶片上電壓產生電路系統10可採取各種形式，然而出於以下論述的目的，將假定此電路系統採取充電泵形式。充電泵10在路徑40上接收供應的輸入電壓VDDIN，並當充電泵10啟動時，充電泵10經由路徑12產生升高輸出電壓VDDOUT。提供控制電路系統35，該控制電路系統35可經由路徑38產生一或更多個控制訊號至充電泵10，例如，以控制控制泵的時脈速度，及/或在一個實施例中以控制充電泵在複數個操作模式中的哪個操作模式中操作(充電泵支援此多個操作模式，稍後參閱第 10圖至第14圖描述此多個操作模式)。

積體電路內部的一或更多個電路將經佈置以接收來自充電泵的輸出電壓，且藉由彼等電路使用電壓的方式將取決於彼等電路的性質。在一些情況下，來自充電泵的輸出電壓可用作用於接收電路系統的供應電壓，同時在替代的實施例中，該輸出電壓可用作控制電壓，例如，用於驅動彼電路系統內的各種電晶體的閘極。通常情況下，接收來自充電泵的輸出電壓的電路系統將在充電泵的輸出節點(亦即，連接至輸出路徑12的節點)上呈現變化的負載。難以預測此負載，但是負載中的變化將有可能影響來自充電泵的輸出電壓的電壓位元準。尤其值得注意的是電路系統的負載下降至低負載位元準的情況，因為在彼情況中，來自充電泵的輸出電壓可失控至不安全位準。第1圖圖示的電路系統提供用於監視變化及設法控制彼變化兩者的有效機構，從而補償由於使用充電泵的輸出電壓的電路系統而在輸出節點上變化的負載。

特定而言，提供採取一對電晶體20、25形式的耦合電路系統，從而在供應軌17上產生用於振盪器電路系統15的操作電壓。如第1圖所圖示，當正藉由充電泵產生輸出電壓時，NMOS電晶體20將長久地打開；但是PMOS電晶體25可有選擇地打開或關閉，此舉取決於在該PMOS電晶體25的閘極處所接收的緩慢振盪(slowosc)訊號的值。如將稍後更詳細地論述的，作為預設，認定slowosc訊號位於邏輯1位元準，關閉PMOS電晶體25。當關閉PMOS電晶體時，軌17 上的電壓位元準將低於當PMOS電晶體25打開時的電壓位元準，因為經過耦合電路系統的總電阻將大於當PMOS電晶體關閉時的電阻。因此，在認定slowosc訊號的預設情況中，振盪器電路系統15將根據相對低的電壓位元準操作及因此振盪器電路系統15將在較低頻率處振盪。因此，由於振盪器電路系統15，在充電泵的輸出節點上呈現的負載將為相對低的。然而，當解除認定slowosc訊號時，將打開PMOS電晶體25，減少耦合電路系統的電阻，並引起軌17上的電壓增加。此舉將引起振盪器電路系統15以較高頻率振盪，且此舉在輸出節點上呈現增加的負載。因此，可見由於振盪器電路系統15的操作，耦合電路系統賦能控制在充電泵的輸出節點處呈現的負載量。

然而，振盪器電路系統不僅提供機構用於在輸出節點上提供變化的負載，而且自然地產生振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著來自充電泵的晶片上電壓供應輸出的值變化而變化。此振盪訊號經過平衡電路系統30，該平衡電路系統30執行位元準轉移操作以將訊號轉移至控制電路系統35的電壓域中，隨後提供訊號至控制電路系統35。因此，控制電路系統35自振盪器電路系統15接收振盪訊號輸出，其中振盪訊號的頻率變化指示經由路徑12的來自充電泵的電壓輸出的變化。

儘管由於藉由使用彼充電泵輸出的電路呈現的變化的負載而在充電泵的輸出節點處將存在電壓變化，然而經由路徑40的供應的輸入電壓將保持相對穩定，並由此可被 控制電路系統35用作參考。特定而言，可提供由電晶體50、電晶體55形成的類似耦合電路系統以在軌47上產生供應電壓用於另一振盪器電路系統45，在一個實施例中此振盪器電路系統45與振盪器電路系統15為構造上相同的。由電晶體50、電晶體55組成的耦合電路系統以與由電晶體20、電晶體25組成的耦合電路系統相同的方式操作，且特定而言PMOS電晶體50接收相同的slowosc訊號，如PMOS電晶體25所接收的。來自振盪器電路系統45的輸出經過平衡電路系統60，從而提供參考振盪訊號至控制電路系統35。

稍後將更詳細地論述控制電路系統的操作，但是實質上控制電路系統能夠比較該控制電路系統接收的二個振盪訊號，從而評估輸出路徑12上的電壓位元準中的變化。若二個振盪訊號之間的變化超過預定位元準，指示輸出路徑12上的電壓位元準超過某一預定閾值，則解除認定slowosc訊號，從而打開PMOS電晶體25及PMOS電晶體50兩者。因此，用於二個振盪器電路的操作電壓將增加，此時振盪器15將在輸出節點12上呈現增加的負載，目的是引起輸出電壓位元準減少。因此，藉由增加提供至振盪器電路系統15的電壓，此可抵消藉由使用來自充電泵的輸出電壓的電路系統呈現的負載中的任何減少，並從而抑制將可能發生的來自充電泵的輸出電壓的增加。此外，二個振盪器電路仍繼續提供有用的資訊至控制電路系統，且若隨後決定在預定時間期間輸出路徑12的電壓位元準已經下降回到安全位準，則可再認定slowosc訊號，從而降低振盪器電路的功率消耗及減少振盪器 電路在各自輸入及輸出節點上的負載。

第2圖為根據一個實施例的方塊圖，該方塊圖示意性地圖示第1圖的充電泵控制電路系統35。計數電路系統100經配置以接收來自二個振盪器電路15、振盪器電路45的振盪訊號，並取決於振盪頻率從振盪訊號得出計數值。隨後將此等計數值轉發至比較電路系統105，該比較電路系統105比較二個計數值，從而決定比較輸出用於輸入至控制器110。比較輸出可採取各種形式，但是在一個實施例中比較輸出僅採取值的形式，該值指示來自振盪電路系統15的振盪訊號相對於來自振盪器電路系統45的振盪訊號快多少。來自振盪器電路系統15的輸出將更快，因為來自充電泵12的輸出電壓將為經由路徑40的輸入電壓的升高版本。一或更多個抵消112可儲存在控制器內部以指示假定來自充電泵的輸出電壓位於要求的位元準的比較輸出的預期值。在一個實施例中，可提供二個不同的抵消，一個用於當二個振盪器電路於認定slowosc訊號時操作時，及另一個在二個振盪器電路於解除認定slowosc訊號時操作時供參考。參考適當的抵消，控制器隨後可決定路徑12上的充電泵的輸出電壓高於或低於所欲位準。

如將參閱第3圖、第4A圖及第4B圖更詳細地論述的，控制器也許能通過經由路徑38發出的控制訊號調整各種充電泵設置，從而設法引入改正措施用於輸出電壓中的少量變化。舉例而言，在一個實施例中，可改變充電泵電路系統的時脈頻率。此外，在稍後將參閱第10圖至第14圖論 述的替代實施例中，充電泵也許能在複數個不同的操作模式中操作，其中每一模式在不同位元準產生輸出電壓，且控制電路系統可在不同的操作模式之間切換充電泵，從而設法控制電壓。

然而，在一些實例中，諸如藉由使用充電泵的輸出電壓的電路在輸出節點上呈現的負載突然下降的情況下，來自充電泵的輸出電壓可相對快速地增加，且若控制器110偵測到位準已經增加超過某一閾值，則控制器110可解除認定slowosc訊號以打開二個耦合電路的PMOS電晶體50、PMOS電晶體25，並從而增加振盪器電路的操作電壓，並由此分別增加輸入及輸出節點上振盪器電路的相關負載。輸出節點12上的此額外負載將說明減少來自充電泵的輸出電壓，且特定而言可使用額外負載本身，或額外負載可與充電泵設置控制選項群組合使用，以設法使得電壓位元準回到彼閾值以下。如第2圖所圖示，控制器110可發送訊號至充電泵設置控制區塊115，從而引起控制訊號經由路徑120發送至充電泵。此外，控制器110可經由路徑125發送slowosc訊號，並可因此當控制器110考慮適當注意從比較電路105接收的比較輸出資料時認定及解除認定彼訊號。

第3圖為根據一個實施例的圖示充電泵電路系統的操作的流程圖。在步驟150處，決定是否需要充電泵輸出電壓，在一個實施例中此舉藉由輸入至充電泵控制電路系統35的請求訊號的認定來指示。一旦接收認定請求，則在步驟155處打開充電泵及認定slowosc訊號，從而引起由二個振盪 器電路15、振盪器電路45組成的振盪器監視電路系統在一電壓下操作，該電壓將低於若解除認定slowosc訊號時振盪器監視電路系統將操作的電壓。因此，在此階段，振盪器電路在充電泵的振盪器電路各自的輸入及輸出節點上呈現相對小的負載。

在步驟160處，決定振盪頻率是否為穩定的，此舉藉由控制電路系統35參照來自振盪器電路15、振盪器電路45的輸出來決定。一旦振盪頻率為穩定的，則在步驟165處決定充電泵的輸出處的電壓是否位於所欲位元準。如上文論述的，此舉可藉由控制器110參照有關的抵消112來決定。若不位於所欲位元準，則在步驟170處藉由經由路徑38發出適當控制訊號來調整有關的充電泵設置。在一個實施例中，此調整可採取對控制充電泵的時脈訊號進行調整的形式，但是如上文論述的，此調整亦可調整充電泵的操作模式。處理隨後回到步驟160以決定振盪頻率是否仍為穩定的。一旦決定振盪頻率為穩定的並正從充電泵輸出正確的電壓，則在步驟175處路徑12上的VDDOUT電壓可應用至請求的電路系統。在此點，認定的確認訊號將從充電泵控制電路系統35回到請求的電路系統。

之後，在步驟180處，控制電路系統35藉由調整充電泵設置或解除認定或者再認定slowosc訊號，監視振盪器頻率並根據需要執行調整。在步驟180處執行的處理將稍後參閱第4A圖及第4B圖更詳細地論述。

在步驟185處，決定是否不再需要充電泵輸出。 在一個實施例中，此舉可藉由監視請求訊號決定，該請求訊號可採取位準敏感訊號的形式，該位準敏感訊號將在需要充電泵輸出的整個期間維持在認定狀態，且隨後當不再需要充電泵輸出時將被解除認定。假定仍然需要充電泵輸出，則處理回到步驟180，但是一旦決定不再需要充電泵輸出，則處理進行至步驟190，在步驟190處，關閉充電泵及此外關閉振盪器監視電路系統15、振盪器監視電路系統45。處理隨後回到步驟150。

第4A圖為流程圖，該流程圖更詳細地圖示執行的步驟以實施第3圖的步驟180，同時第4B圖為曲線圖，該曲線圖圖示第4A圖中代表的各種範圍。特定而言，首先考慮第4B圖，若電壓250指示來自充電泵的需要的輸出電壓，則將存在範圍1 255使得若輸出在彼範圍內變化，則控制電路系統35不需要任何動作。然而，若輸出電壓雜散至範圍2 260中，則控制電路系統35將進行充電泵設置調整以設法使得電壓回到範圍1 255內。若電壓增加至範圍3 265內，則slowosc訊號將被解除認定以引起振盪器消耗更多功率及在充電泵的輸出節點上提供增加的負載。

考慮第4A圖，在步驟200，控制電路系統35根據與VDDOUT相關的振盪器頻率及與VDDIN相關的振盪器頻率的比較決定輸出電壓位元準。第4A圖的左手側及右手側兩者的步驟隨後平行存在。首先考慮左手側，在步驟205決定VDDOUT是否在範圍1內。若VDDOUT在範圍1內，則處理僅回到步驟200，因為不需要改正動作。然而，若在步驟 205決定VDDOUT不在範圍1內，則在步驟210決定VDDOUT是否在範圍2內。若VDDOUT在範圍2內，則在步驟215藉由控制器110結合第2圖的充電泵設置控制區塊115調整充電泵設置。之後，處理回到步驟200。若在步驟210決定VDDOUT不在範圍2內，則此指示故障情況，並在步驟220通知系統(此可能包括以下步驟：發送中斷訊號以終止充電泵的操作)。

考慮第4A圖的右手側，在步驟225，決定VDDOUT是否在範圍3內，及若VDDOUT在範圍3內，則在步驟230解除認定slowosc訊號，之後處理回到步驟200。

如在步驟225決定VDDOUT不在範圍3內，則在步驟235決定是否解除認定slowosc訊號。若並非如此，則此僅指示正常情況，在該正常情況中，認定slowosc訊號，且電壓在正常界限內變化，該等正常界限不需要解除認定slowosc訊號。然而，若解除認定slowosc訊號，則此指示電壓已經雜散至範圍3內，已經引起slowosc訊號被解除認定，及電壓現在已經下降至範圍3以外。

因此，若在步驟235決定slowosc訊號被解除認定，則在步驟240決定VDDOUT是否在預定時間期間已經在範圍3以外。在一個實施例中，當首先觀察到在slowosc訊號的解除認定之後VDDOUT訊號已經下降至範圍3以下，此可藉由控制電路系統發起計時器實現。假定VDDOUT沒有在預定時間期間位於範圍3以外，則處理僅回到步驟200。然而，若在步驟240決定VDDOUT在預定時間期間已經位於範圍3 以外，則在步驟245再認定slowosc訊號。在此時，上文提到的計時器亦將被重置。步驟245之後，處理回到步驟200。

第5圖為根據上述實施例的曲線圖，該曲線圖示意性地圖示各種調整對來自充電泵的輸出電壓產生的影響，該等調整可藉由控制電路系統35進行。在曲線圖上的點A處，由於來自使用來自充電泵的輸出的電路系統的負載下降，電壓突然上升。一旦控制電路系統偵測到此電壓已經增加至範圍3內，則控制電路系統解除認定slowosc訊號，由於振盪器電路系統15的操作，引起充電泵的輸出節點上的負載增加，並由此引起曲線圖上的點B處的快速減少。在時段C期間，控制電路系統35對充電泵設置進行一或更多個調整，目的是朝向所欲位元準進一步減少來自充電泵的輸出電壓。在點D，決定輸出電壓在預定時間期間已經在範圍3以下，並因此再認定slowosc訊號，由於負載的相關減少，引起充電泵的輸出處的電壓增加。然而，在此點，電壓保持在範圍3的開始以下及因此在時段E期間控制電路系統繼續對充電泵設置進行調整，同時輸出電壓在範圍2內，引起電壓朝向所欲位元準慢慢地減少。

第6圖圖示替代的實施例的設備，其中第1圖的二個振盪器電路15、振盪器電路45及相關的耦合電路系統20、耦合電路系統25及耦合電路系統50、耦合電路系統55係藉由單個振盪器電路300及相關的耦合電路系統340、耦合電路系統345替代，該等耦合電路系統藉由多工器電路310在控制電路系統35的控制下有選擇地連接至VDDIN輸入路 徑40或VDDOUT輸出路徑12。正如第1圖的實施例，振盪器電路系統300經由平衡電路系統305連接至控制電路系統35且控制電路系統35繼續經由路徑38提供控制訊號至充電泵10，且控制電路系統35以參閱上文實施例所描述的方式認定及解除認定slowosc訊號。然而，此外，控制電路系統35發出多工控制訊號至多工器310，使得振盪器電路系統300替代地連接至VDDIN輸入路徑40及VDDOUT輸出路徑12。由於在任何時間點，控制電路系統將僅接收單個振盪訊號，故充電泵控制電路系統35內部僅需要單個計數器，且比較電路系統105隨後暫時緩衝當振盪器電路系統300連接至耦合電路中的一者時從振盪訊號獲得的第一計數訊號，使得振盪訊號可隨後與當振盪器電路系統300連接至另一耦合電路時藉由振盪器電路系統300輸出的同等振盪訊號相比較。

儘管第6圖的方法給出用於監視操作的較低頻寬，然而此方法移除可能存在於第1圖的二個振盪器電路15、振盪器電路45之間的任何局部變化影響。此外，由於僅需要提供單個振盪器電路及充電泵控制電路系統35內部僅需要提供單個計時器，故當與第1圖的方法相比較時此方法節省一些功率及面積。

多工器310可以各種方式形成，但是第6圖中圖示一個說明性佈置，其中多工器310由二個PMOS電晶體315、PMOS電晶體320組成，每一PMOS電晶體在該PMOS電晶體的閘極處接收訊號，該訊號與在另一PMOS電晶體的閘極處接收的訊號相反向(由於反向器325的存在)。多工 控制訊號隨後可為藉由控制電路系統35輸出的單個位元元值，且多工控制訊號將確保在任何時間點，振盪器電路連接至耦合電路20、25或耦合電路50、55中的一者。

第1圖或第6圖的振盪器電路可採取各種形式。在一個實施例中，該等振盪器電路可形成為環形振盪器，並由此採取第7圖中圖示的形式。特定而言，奇數反向器350、355、360、365、370串聯提供，其中來自最後反向器的輸出返回作為對第一反向器的輸入。此將引起輸出振盪訊號，該振盪訊號的頻率取決於用於振盪器電路系統的供應電壓。出於上文論述的原因，由於耦合電路創建供應電壓的方法，充電泵的相關輸入路徑40或相關輸出路徑12上的電壓的所有變化將引起用於相關振盪器電路系統的供應電壓中的相應變化，及由此將引起振盪訊號的頻率中的變化。儘管期待路徑40上供應的輸入電壓將為相對穩定，然而如上文論述的，來自充電泵的輸出電壓可取決於連接至充電泵的電路系統的負載而變化。

儘管在一個實施例中使用環形振盪器，然而將理解，可使用振盪器電路系統的其他形式，例如，電流驅動式振盪器設計可提供適當的選擇，儘管此設計由於需要提供類比偏壓而將更為複雜。

在第1圖及第6圖圖示的實施例中，NMOS電晶體20、55的閘極直接連接至功率供應線路。然而，不需要此佈置，且由此若(例如)存在靜電放電(electrostatic discharge；ESD)/可靠性考慮，則可使用諸如第8圖圖示的替代佈置。第 8圖圖示的佈置為用於第1圖的右手側顯示的耦合電路系統的替代，但是可使用相等的佈置用於由電晶體50、55形成的另一個耦合電路。如圖所示，PMOS電晶體25未改變及在PMOS電晶體25的閘極處接收slowosc訊號。然而，藉由串聯的PMOS電晶體380及NMOS電晶體385替代NMOS電晶體20。藉由使得PMOS電晶體380的閘極連接至地面，長久打開PMOS電晶體380，且因此將理解，此佈置提供與顯示用於第1圖或第6圖的耦合電路的佈置相等的功能，但是不要求直接連接NMOS電晶體的閘極或汲極至供應線路。

第9圖圖示積體電路400，上述實施例的設備可併入該積體電路400。特定而言，在積體電路400中，存在某一電路系統，該電路系統將總是根據供應的輸入電壓VDDIN操作，此電路系統藉由方塊420表示。然而，此外，存在某一電路系統415，至少在一個操作模式中該電路系統415將使用來自充電泵405的輸出電壓VDDOUT，及由此將需要打開充電泵405。第9圖中示意性地圖示的充電泵控制區塊410將包括關於上文描述的實施例論述的耦合電路、振盪器電路及控制電路系統。

充電泵10可採取各種形式。然而，在一個實施例中，充電泵具有以下參閱第10圖至第14圖更詳細論述的新穎佈置，充電泵使用新穎的方案提供可程式化充電泵電路的完全晶片上實施以實現簡單的結構。設計包括使用多個充電泵區塊，其中每一充電泵區塊採取第10圖圖示的形式。第一複數個電晶體455、460、465及470串聯佈置在輸出節點 475及提供供應電壓VDDIN的輸入節點450之間。第二複數個電晶體480、485隨後串聯佈置在輸入節點450與參考電壓490之間，在此實例中，參考電壓位於接地電位。電容器元件495連接在二個串聯電晶體之間，且電容器元件495特定而言連接至第一複數個電晶體中的第一中間節點497與第二複數個電晶體中的第二中間節點499之間。

電容器495經由電晶體455、460及485在時脈訊號的一個階段(此將被稱為充電操作階段)期間被充電至VDDIN供應電壓及隨後在時脈訊號的替代階段，電容器495經由電晶體480將經充電電位再參考至供應電位(而非地面)，且隨後經由電晶體465及470將彼電壓放電至VDDOUT節點475(此階段被稱為放電階段)。因此，當電晶體455、460及485形成充電電晶體時，電晶體480、465及470形成放電電晶體。由於電晶體480為NMOS電晶體，故電晶體480僅將電容器495的節點499再參考至供應電壓減去彼電晶體的閾值電壓，且彼節點因此低於供應電位。如此允許安全邊際在整個設計中使用規則的閾值電晶體，此舉節省面積及功率，因為充電及放電電晶體由此可具有比較小的尺寸。

此外，在習知的設計中，位準位移器對於驅動用於對電容器495的節點497放電的所有電晶體的閘極為必要的，以便確保彼等電晶體可完全地關閉，因為此類電晶體現在面對高於供應電位的電位。然而，根據第10圖圖示的當前設計，由於堆疊電晶體的方式(背閘極效應)及使用小尺寸的電晶體用於電晶體465、470，故避免此必要性。

典型的先前技術充電泵設計使用複雜的不重疊的時脈產生器以移除輸入供應及地面之間的潛在短路徑。此複雜的時脈產生器設計在上文提到的IEEE固態電路期刊1997年6月第32卷第6期Wang及Wuo撰寫的文章「Efficiency Improvements In Charge Pump Circuits」的第7圖中舉例圖示。然而，根據本申請案的第10圖中圖示的當前設計，第一複數個電晶體455、460、465、470全部為PMOS電晶體及第二複數個電晶體480、485皆為NMOS電晶體。考慮輸入供應450與地面供應490之間的潛在短路徑，由於電晶體480為此設計中的NMOS電晶體，故短路的潛在性藉由跨過電晶體480的一個閾值電壓下降限制，並藉由使用相對小裝置尺寸用於電晶體480及485來限制電流。此弱短路略微減少效率但賦能改良的設計。特定而言，由於能夠並行連接第10圖的充電泵區塊中的二者，如第11A圖所圖示，從而形成充電泵單元，在該充電泵單元中彼單元的輸出節點530持續的被供給儲存在電容器495中的電荷，故實現改良的調整及輸出漣波的減少。因此，在第11A圖圖示的設計中，充電泵區塊500、510兩者採取第10圖圖示的形式，但是該等充電泵區塊使得該等充電泵區塊的時脈輸入相反，使得當充電泵區塊中的一者位於充電操作階段時，另一個充電泵區塊位於放電操作階段。

在充電泵的習知設計中，諸如Wang及Wu撰寫的上述文章中所論述的充電泵的設計，此並行連接形式在面積及功率上的效率非常低，因為將需要二個不重疊的時脈產 生器，一個具有不重疊的高相及另一個具有不重疊的低相。然而，在建議的設計中，由二個充電泵區塊形成的此充電泵單元可由簡單的並行連接形成，如第11A圖所圖示，其中彼等區塊兩者連接至時脈的互補相。特定而言，第11B圖圖示時脈訊號的互補相(complementary phases；CP)1及2，該等互補相可經由路徑515及520提供。

亦如第11A圖所圖示，提供電壓控制(voltage control；VC)路徑525，傳送賦能輸入至第11A圖所圖示的充電泵單元的充電泵區塊。此賦能有選擇地打開或關閉充電泵單元，且當有關電壓控制位元元設置得高以提供一組賦能訊號至區塊500、510兩者時，訊號ENB的值將變低，由此打開電晶體460、465。然而，當賦能訊號為低的時，將可見，訊號ENB將位於高位準，由此關閉電晶體460、465，及從而去能相關的充電泵區塊的操作。在一個實施例中，任何特定充電泵單元中的區塊500、510兩者根據相同賦能訊號操作。

藉由使用此賦能訊號，可發展充電泵電路，該充電泵電路包括第11A圖圖示的複數個充電泵單元，且其中有選擇地打開或關閉彼等單元中的每一者取決於電壓控制位元元的樣型。第12圖圖示此設計。因此，階段550、555、560、565的每一者由充電泵單元形成，如第11A圖所圖示，每一階段具有自身相關的電容。儘管每一階段的電容可為相同的，如第12圖所圖示，然而可經由形成每一充電泵單元的該對充電泵區塊內部使用的電容器495的適當的尺寸調整不同地設置每一階段的電容。所有階段經由路徑515、520接收時 脈訊號的相同互補相CP1及CP2。電壓控制訊號為多位元訊號525，其中每一位元針對階段中的每一者被用作賦能訊號。

當此佈置用於形成第1圖及第6圖的上文描述的實施例的充電泵時，將可見，控制電路系統可因此藉由經由路徑38發出適當的控制訊號來改變充電泵的驅動強度。因此，積體電路內部的充電泵可經數位程式化至較高或較低的升高電壓，此舉取決於如藉由控制電路系統監視的充電泵的輸出節點的負載。此外，該等可程式VC位元允許場可程式性以補償諸如處理偏斜、溫度及電壓變化等等的效應。藉由路徑570在第12圖中圖示充電泵的輸出，路徑570將依次提供第1圖或第6圖中圖示的經由路徑12的輸出。

從第10圖至第12圖的以上描述，將可見，所描述的充電泵電路系統提供許多益處：

1.堆疊PMOS電晶體的方法避免使用龐大的位準位移器來關閉電晶體465及電晶體470。

2.使用NMOS電晶體用於電晶體480限制電容器495的放電電位至安全的值。

3.使用NMOS電晶體用於電晶體480限制短路電流並避免使用複雜的不重疊的時脈產生。

4.相較於習知的實施，電晶體455、460、465、470、480及485為狹窄的電晶體，使得短路及電阻切換功率損耗之間達成平衡。

5.由於以上第1項及第2項，可使用標稱閾值電壓裝置簡化方案的實施。

6.使用並聯充電泵區塊以形成每一充電泵單元，如第11A圖中所圖示，並根據交替的時脈訊號的一半操作充電泵區塊，減少輸出漣波及改良調整。

7.當使用第12圖的佈置時，使用電晶體之堆疊內部的PMOS電晶體打開或關閉單獨的充電泵區塊允許關於在輸出節點570處觀察到的需要的電壓升高的可程式性。

8.設計藉由使用狹窄的電晶體折衷了一些效率(電阻切換損耗)。

現將參閱第13圖及第14圖描述使用第1圖或第6圖的設備內部的上述充電泵設計的益處。第13圖圖示模擬結果，且特定而言第13圖圖示用於不同的電壓控制(voltage control；VC)位元設置的充電泵的輸出。最頂端的窗格顯示VC位元元設置。從頂端的第二窗格顯示使用傳統的環形振盪器負載達成的輸出電壓。第三窗格顯示當使用描述的實施例的耦合電路系統及振盪器電路系統(由於該振盪器能夠在緩慢振盪模式中操作，故該振盪器此處亦被稱為惰性振盪器(drowsy oscillator))時達成的電壓，且最底層窗格顯示完全未使用振盪器時的結果。

如從第二窗格可見的，當使用傳統的振盪器時，彼振盪器使得充電泵超負載。特定而言，可見針對一些VC設置電壓下降至VDD(在此實例中為1伏特)以下，此使得充電泵設計無法使用。此外，漣波太大。

注意最底層窗格，當未使用振盪器時，針對不同的VC設置電壓沒有顯著變化。然而，當使用採用描述的實施 例的惰性振盪器方法的上述充電泵設計時，此賦予各種可用的輸出電壓用於充電泵，所有輸出電壓皆高於VDD。針對每一VC設置量測的平均電壓(在來自充電泵的輸出已經在該輸出的新值處穩定之後)列入第14圖的表中。

總之，可見當上述充電泵設計與上文描述的惰性振盪器方法結合時，該充電泵設計允許使用功率及面積高效的電路實現升高電壓，同時包括用於調節升高電壓的可程式性。

可連接至來自充電泵的輸出的電路可採取各種形式。一般而言，源自充電泵的電流很小，尤其對於完全的晶片上實施而言。在一個實施例中，充電泵輸出用於提供升高電壓，該升高電壓可過度驅動PMOS集管電路的閘極，從而提供所謂的超截止集管電路，該等超截止集管電路在關閉時可降低穿過PMOS集管的洩漏電流。第15圖圖示使用超截止集管的方案用於減少洩漏電流。邏輯電路600藉由PMOS集管開關605及NMOS狀態保持開關610有選擇地連接至電壓供應。然而，通常若此等開關605、開關610的閘極在關閉此等開關時在標稱VDD位準處驅動，則CMOS邏輯遭受洩漏電流。根據超截止方案，使用例如藉由充電泵產生及經由路徑625輸出的VDD的升高版本，此電壓經常被稱為閘極偏壓VDD(gate bias VDD；VDDGB)。

如第15圖所圖示，根據來自充電泵經由路徑625的升高電壓，初始睡眠及保持訊號藉由位準轉移區塊615、620升高，其中升高訊號隨後被提供至開關605、610的閘極。

使用晶片上電容器的晶片上充電泵通常提供數十微安培的數量級的低負載電流，及對於用於間歇負載電流的電壓下降為敏感的。然而，諸如參閱第15圖論述的功率閘控應用的應用對任何電壓崩潰為敏感的，及當使用晶片上充電泵產生需要的升高電壓時此可引起問題。第16圖描述為了防止來自充電泵的輸出電壓的下降可對第1圖的上文描述的實施例進行的修改，以便當使用此晶片上充電泵提供升高電壓供應至功率閘控電路系統時減輕上述問題。特定而言，如圖所示，下降防止電路系統650連接至充電泵10的輸出介面，及用於將彼輸出介面與提供路徑12上的充電泵輸出電壓的輸出節點耦合。充電泵內部的控制元件660回應於認定的請求，引起充電泵打開以控制下降防止電路系統內部的元件。根據一個實施例的下降防止電路系統的更多細節圖示於第17圖中。

如第17圖所圖示，第一PMOS電晶體675用於有選擇地將輸入供應電壓連接至提供VDDOUT電壓的輸出節點。進一步而言，第二電晶體680(該第二電晶體680在描述的實施例中亦為PMOS電晶體)用於有選擇地連接充電泵的輸出介面與提供VDDOUT電壓的輸出節點及斷開充電泵的輸出介面與提供VDDOUT的電壓的輸出節點之間的連接。最後，第三PMOS電晶體685用於有選擇地將充電泵的輸出介面連接至供應的輸入電壓。

如該圖的下半部所圖示，控制區塊660控制此等各種開關的方法取決於是否正在使用充電泵。當未使用充電 泵時，關閉電晶體680以便斷開充電泵的輸出介面與提供VDDOUT電壓的輸出節點之間的連接。然而，打開電晶體675及685兩者，使得輸出介面被預先充電至VDDIN位準，並將VDDOUT電壓連接至VDDIN位元準。

在啟動操作模式期間，剛剛打開充電泵之後，就關閉電晶體685，斷開輸出介面與供應的輸入電壓的連接。在此操作模式期間，充電泵因此開始在充電泵的輸出介面產生升高輸出電壓，其中彼電壓升高直到達到所欲的升高電壓及彼電壓為穩定的。然而，在此啟動階段，電晶體680保持關閉，使得充電泵的輸出介面與VDDOUT電壓斷開連接。替代地，由於電晶體675保持打開，故VDDOUT電壓繼續位於VDDIN供應的電壓位元準。

一旦來自充電泵的輸出已經在所欲的升高輸出電壓位元準處到達穩定狀態，則關閉電晶體675以將VDDOUT路徑與供應電壓VDDIN去耦，並打開電晶體680以將充電泵的輸出介面耦合至VDDOUT路徑。因此，在此點，如在VDDOUT路徑處所觀察的電壓將從VDDIN供應位元準增加至升高電壓位元準。然而，由於已經允許充電泵在耦合至VDDOUT線路之前達到穩定狀態升高輸出電壓，故避免電壓下降，該電壓下降可能源於在充電泵的啟動階段期間VDDOUT線路上的負載。

此藉由比較第18A圖及第18B圖來說明。第18A圖示意性地圖示當不使用下降防止電路系統時在充電泵的輸出節點處的電壓。如可見的，一打開充電泵，由於連接至 VDDOUT路徑的電路系統呈現的負載就可引起在彼電壓增加至所欲升高輸出位元準之前電壓下降。然而，如第18B圖所圖示，當使用下降防止電路系統時，則在充電泵的初始操作階段，電晶體680將VDDOUT路徑上的負載與充電泵的輸出介面去耦，且電晶體675確保在彼期間VDDOUT電壓保持在VDDIN供應位元準。僅一旦達到關於充電泵升高輸出的穩定狀態，VDDOUT路徑從VDDIN供應切換至實際上藉由充電泵輸出的電壓，僅因此在彼時，電壓隨後上升至所欲的升高輸出位準，而沒有任何可觀察到的電壓下降。

根據第15圖的示例性實施例，當來自充電泵的輸出正用於控制一系列集管開關時，此方法為特別有用的。特定而言，當功率閘控需要來自充電泵的升高輸出電壓時，很可能會有數百個PMOS集管開關必須藉由充電泵驅動。此瞬間負載可引起第18A圖所圖示的電壓下降，且彼電壓下降對於處理器操作可為災難性的。特定而言，在第一負載電流需求期間，偏壓可在一些情況下下降至400mV以下，將剩餘邏輯暴露至無意的打開風險，並亦暴露保留資料的損失，該損失對於處理器操作為關鍵的。然而，藉由採用上述實施例的下降防止電路系統，避免了此下降，由此確保正確操作。

從以上描述的實施例，將可見，此等實施例允許使用功率及面積高效的電路實現升高晶片上電壓以補償充電泵的輸出節點上呈現的負載變化，該功率及面積高效的電路提供用於限制、監視及控制充電泵電壓輸出位元準的機構。在一個實施例中，使用新穎的充電泵電路賦能在使用期間改 變的充電泵的驅動強度，並由此賦能調諧充電泵的驅動強度用於最低能量或更精確的輸出電壓。進一步而言，當使用上述實施例的下降習知電路系統時，如此允許在將電流需求放置於充電泵的輸出上之前完全穩定升高電壓，從而賦能晶片上充電泵可靠地用於功率閘控及主體偏壓應用中。

儘管此處已經描述特定實施例，然而將理解本發明不受限於此等特定實施例並可在本發明的範圍內對此等實施例做出許多修改及增加。舉例而言，在不背離本發明的範圍的情況下，可使用獨立請求項的特徵對以下附屬請求項的特徵進行各種組合。

10‧‧‧晶片上電壓產生電路系統/充電泵

12‧‧‧路徑

15‧‧‧振盪器電路系統

17‧‧‧軌

20‧‧‧電晶體

25‧‧‧電晶體

30‧‧‧平衡電路系統

35‧‧‧控制電路系統

38‧‧‧路徑

40‧‧‧路徑

45‧‧‧振盪器電路系統

47‧‧‧軌

50‧‧‧電晶體

55‧‧‧電晶體

60‧‧‧平衡電路系統

Claims (30)

1. 一種積體電路，包含：電壓產生電路系統，該電壓產生電路系統經配置以根據一供應的輸入電壓操作及在一輸出節點處產生不同於該供應的輸入電壓的一晶片上電壓供應；一電路區塊，該電路區塊經配置以接收藉由該電壓產生電路系統產生的該晶片上電壓供應，在該電路區塊操作期間，該電路區塊在該輸出節點上呈現一變化的負載；振盪電路系統，該振盪電路系統耦合至該輸出節點以在該輸出節點上提供一額外負載及經配置以產生一振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著該晶片上電壓供應的該值變化而變化；以及控制電路系統，該控制電路系統經配置以回應於一觸發條件，從而調整藉由該振盪電路系統在該輸出節點上提供的該額外負載。
2. 如請求項1所述之積體電路，其中：該控制電路系統進一步包含監視電路系統，該監視電路系統經配置以監視該振盪訊號，從而監視藉由該電壓產生電路系統產生的該晶片上電壓供應的一值的變化；該監視電路系統經配置以回應於該振盪訊號中的至少一個預定變化來指示該觸發條件，且該控制電路系統回應於該觸發條件以引起該振盪電路系統的該功率消耗變化，從而改變該輸出節點上的該額外負載的該量。
3. 如請求項2所述之積體電路，其中該振盪訊號中的該至少一個預定變化包含一預定變化，該預定變化指示該晶片上電壓供應的該值已經增加超過一預定位準，及該控制電路系統回應於藉由該監視電路系統偵測該預定變化以引起該振盪電路系統的該功率消耗增加，從而增加該輸出節點上該額外負載的該量。
4. 如請求項1所述之積體電路，其中該電壓產生電路系統包含充電泵電路系統，該充電泵電路系統經配置以一方式產生該晶片上電壓供應，該方式導致彼晶片上電壓供應的該值隨著該輸出節點上的該負載減少而增加。
5. 如請求項2所述之積體電路，其中：該控制電路系統進一步包含耦合電路系統，該耦合電路系統經配置以耦合該振盪電路系統至該輸出節點並根據該晶片上電壓供應產生用於該振盪電路系統之一操作電壓；以及該控制電路系統經配置以回應於藉由該監視電路系統偵測該至少一個預定變化，以引起該耦合電路系統改變用於該振盪電路系統的該操作電壓，從而改變該輸出節點上的該額外負載的該量。
6. 如請求項5所述之積體電路，其中該耦合電路系統包含並行連接在該輸出節點與一供應線路之間的複數開關元 件，該供應線路提供用於該振盪電路系統的該操作電壓，最初打開該等複數個開關元件的一選擇的子集，但是在偵測到該至少一個預定變化之後，該控制電路系統改變打開該等複數個開關元件中的哪個開關元件從而改變該耦合電路系統的電阻。
7. 如請求項6所述之積體電路，其中每一開關元件包含至少一個電晶體。
8. 如請求項2所述之積體電路，其中：該振盪電路系統交替地耦合至該輸出節點及耦合至提供該供應的輸入電壓的一輸入節點，當耦合至該輸入節點時，該振盪電路系統經配置以產生指示該供應的輸入電壓的一參考振盪訊號；該監視電路系統包括比較電路系統，該比較電路系統經配置以比較該振盪訊號及該參考振盪訊號，從而產生一比較輸出，且該監視電路系統經配置以監視該比較輸出的變化，從而偵測該至少一個預定變化。
9. 如請求項2所述之積體電路，進一步包含：參考振盪電路系統，該參考振盪電路系統耦合至提供該供應的輸入電壓的一輸入節點並經配置以產生指示該供應的輸入電壓的一參考振盪訊號； 該監視電路系統包括比較電路系統，該比較電路系統經配置以比較該振盪訊號及該參考振盪訊號，從而產生一比較輸出；且該監視電路系統經配置以監視該比較輸出的變化，從而偵測該至少一個預定變化。
10. 如請求項9所述之積體電路，其中：該控制電路系統進一步包含第一耦合電路系統及第二耦合電路系統，該第一耦合電路系統經配置以耦合該振盪電路系統至該輸出節點及從該晶片上電壓供應產生用於該振盪電路系統之一操作電壓，該第二耦合電路系統經配置以耦合該參考振盪電路系統至該輸入節點及根據該供應的輸入電壓產生用於該參考振盪電路系統之一操作電壓；以及該控制電路系統經配置以回應於藉由該監視電路系統偵測該至少一個預定變化，以引起該第一耦合電路系統及該第二耦合電路系統改變用於該振盪電路系統及該參考振盪電路系統兩者的該操作電壓。
11. 如請求項3所述之積體電路，其中：該監視電路系統進一步經配置，在引起該振盪器的該功率消耗增加之後，繼續監視該振盪訊號；及該控制電路系統回應於該監視電路系統根據該振盪訊號決定該晶片上電壓供應的該值已經減少至該預定位準之下達一預定時間期間，以引起該振盪電路系統的該功率消耗減少，從而減少該輸出節點上的該額外負載的該量。
12. 如請求項1所述之積體電路，其中該控制電路系統經配置以監視該振盪訊號的值相對於該振盪訊號的一初始值的該變化，該初始值指示用於該晶片上電壓供應的一所欲值；及若該變化超過一閾值量，則調整該電壓產生電路系統中的一或更多個設置，目的在於將該變化減少回至該閾值量之下。
13. 如請求項12所述之積體電路，其中：該電壓產生電路系統包含形成為複數個充電泵單元的充電泵電路系統，該等充電泵單元的每一者藉由一相關的賦能訊號賦能，該充電泵電路系統為在複數個操作模式中可操作的，藉由該等賦能訊號的值的一相關樣型選擇每一操作模式使得使用該充電泵單元，及由此該充電泵電路系統的一驅動強度取決於該操作模式變化；以及藉由該控制電路系統調整的一或更多個設置至少包含與該等複數個充電泵單元的該等充電泵單元相關的該等賦能訊號的該等值。
14. 如請求項13所述之積體電路，其中每一充電泵單元包含至少一個充電泵區塊，每一充電泵區塊包含：一第一複數個電晶體，該等第一複數個電晶體串聯佈置在該輸出節點與提供該供應的輸入電壓的一輸入節點之間，及提供一第一中間節點； 一第二複數個電晶體，該等第二複數個電晶體串聯佈置在該輸入節點與一參考電壓之間，及提供一第二中間節點；一電容器元件，該電容器元件連接在該第一中間節點與該第二中間節點之間；在一充電操作階段期間，該等第一複數個電晶體中的至少一個電晶體及該等第二複數個電晶體中的至少一個電晶體被啟動以操作作為充電電晶體，該等充電電晶體在該輸入節點與該參考電壓之間耦合該電容器；以及在一放電操作階段期間，該等第一複數個電晶體中的至少一個其他電晶體及該等第二複數個電晶體中的至少一個其他電晶體被啟動以操作作為放電電晶體，該等放電電晶體在該輸入節點與該輸出節點之間耦合該電容器。
15. 如請求項14所述之積體電路，其中：該等第二複數個電晶體中的該等電晶體具有一相同類型；該等第二複數個電晶體中的該至少一個電晶體在該充電階段期間藉由一時脈訊號的一第一相啟動；以及該等第二複數個電晶體中的該至少一個其他電晶體在該放電階段期間藉由該時脈訊號的一第二相啟動，該第一相及第二相為互補的相。
16. 如請求項15所述之積體電路，其中該等第二複數個電晶體中的該等電晶體為NMOS電晶體。
17. 如請求項14所述之積體電路，其中該等第一複數個電晶體及該等第二複數個電晶體中的至少一者包括賦能電晶體，該等賦能電晶體藉由與該充電泵單元相關的該賦能訊號啟動。
18. 如請求項17所述之積體電路，其中：該等第一複數個電晶體包括該等賦能電晶體；在該充電階段期間，來自該等第一複數個電晶體的多個電晶體，包括一第一賦能電晶體，係在一堆疊佈置中使用以從該等第一複數個電晶體中形成該等充電電晶體；以及在該放電階段期間，來自該等第一複數個電晶體的多個電晶體，包括一第二賦能電晶體，係在一堆疊佈置中使用以從該等第一複數個電晶體中形成該等放電電晶體。
19. 如請求項18所述之積體電路，其中該等第一複數個電晶體中的該等電晶體為PMOS電晶體。
20. 如請求項14所述之積體電路，其中每一充電泵單元包含第一電泵區塊及第二充電泵區塊，該等充電泵區塊相對於該輸出節點並行佈置，該第一充電泵區塊經配置以在一時脈週期的一上半期間位於該充電階段，及該第二充電泵區塊經配置以在該時脈週期的一下半期間位於該充電階段。
21. 如請求項1所述之積體電路，其中該振盪器電路系統為一環形振盪器。
22. 如請求項1所述之積體電路，其中：該控制電路系統進一步包含下降防止電路系統，該下降防止電路系統經配置以當在一啟動模式中時，斷開該電壓產生電路系統的一輸出介面與該輸出節點在該電壓產生電路系統的一啟動階段期間的連接。
23. 如請求項22所述之積體電路，其中在該啟動模式中，該下降防止電路系統進一步經配置以預先充電該輸出節點至該供應的輸入電壓。
24. 如請求項22所述之積體電路，其中在該啟動模式之後，該控制電路系統將該下降防止電路系統置於一即時模式，在該即時模式中該電壓產生電路系統的該輸出介面再連接至該輸出節點。
25. 如請求項22所述之積體電路，其中當未使用該電壓產生電路系統時，該控制電路系統經配置以斷開該電壓產生電路系統的該輸出介面與該輸出節點的連接，及預先充電該輸出介面至該供應的輸入電壓。
26. 如請求項22所述之積體電路，其中該電路區塊包含一系列功率開關，該等功率開關藉由在一預定操作模式中的該晶片上供應電壓驅動。
27. 如請求項1所述之積體電路，其中該晶片上電壓供應大於供應的輸入電壓。
28. 一種用於一積體電路中以控制一晶片上電壓供應的一值的變化的電路系統，該晶片上電壓供應藉由來自一供應的輸入電壓的該積體電路的電壓產生電路系統在一輸出節點處產生，該積體電路具有一電路區塊，該電路區塊經配置以接收藉由該電壓產生電路系統產生的該晶片上電壓供應，在該電路區塊的操作期間，該電路區塊在該輸出節點上呈現一變化的負載，該電路系統包含：振盪電路系統，該振盪電路系統耦合至該輸出節點以在該輸出節點上提供一額外負載，及經配置以產生一振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著該晶片上電壓供應的該值變化而變化；以及控制電路系統，該控制電路系統經配置以回應於一觸發條件，以調整藉由該振盪電路系統在該輸出節點上提供的該額外負載。
29. 一種用於控制藉由來自一供應的輸入電壓的一積體電路的電壓產生電路系統，在一輸出節點處產生的一晶片上 電壓供應的一值的變化的方法，該積體電路具有一電路區塊，該電路區塊經佈置以接收藉由該電壓產生電路系統產生的該晶片上電壓供應，在該電路區塊的操作期間，該電路區塊在該輸出節點上呈現一變化的負載，該方法包含以下步驟：使用耦合至該輸出節點的振盪電路系統在該輸出節點上提供一額外負載，該振盪電路系統產生一振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著該晶片上電壓供應的該值變化而變化；以及回應於一觸發條件，調整藉由該振盪電路系統在該輸出節點上提供的該額外負載。
30. 一種積體電路，包含：電壓產生構件，該電壓產生構件用於根據一供應的輸入電壓操作及用於在一輸出節點處產生不同於該供應的輸入電壓的一晶片上電壓供應；電路構件，該電路構件用於接收藉由該電壓產生構件產生的該晶片上電壓供應，在該電路構件操作期間，該電路構件在該輸出節點上呈現一變化的負載；振盪構件，該振盪構件用於耦合至該輸出節點以在該輸出節點上提供一額外負載，及用於產生一振盪訊號，該振盪訊號的頻率隨著該晶片上電壓供應的該值變化而變化；以及控制構件，用於回應於一觸發條件，調整藉由該振盪構件在該輸出節點上提供的該額外負載。