TWI837125B - 用於具有強健型路徑、電壓偏移移除及製程、電壓及溫度容忍度之差分電流感測的方法及電腦可讀媒體 - Google Patents

用於具有強健型路徑、電壓偏移移除及製程、電壓及溫度容忍度之差分電流感測的方法及電腦可讀媒體 Download PDF

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TWI837125B TW108114860A TW108114860A TWI837125B TW I837125 B TWI837125 B TW I837125B TW 108114860 A TW108114860 A TW 108114860A TW 108114860 A TW108114860 A TW 108114860A TW I837125 B TWI837125 B TW I837125B
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喬瑟夫 泰瑞葛沙
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Abstract

本發明之態樣係關於基於電壓之電流感測。根據一個態樣，基於電壓之電流感測可包括：執行一基於電壓之電流感測器的一粗略校準以判定一粗略偏移；執行該基於電壓之電流感測器之一精細校準以判定一精細偏移；執行該基於電壓之電流感測器的一頻率校準以判定一頻率偏移；及使用該粗略偏移、該精細偏移及該頻率偏移中之一或多者執行該基於電壓之電流感測器的一轉移函數校準以判定一感測器轉移函數；及使用該感測器轉移函數量測一負載電流。

Description

用於具有強健型路徑、電壓偏移移除及製程、電壓及溫度容忍度之差分電流感測的方法及電腦可讀媒體
本發明大體上係關於電流感測之領域，且特定而言，係關於具有強健型路徑、電壓偏移移除及製程、電壓、溫度(PVT)容忍度之差分電流感測。
電流係常常需要監視或感測之微電子學中的重要參數。微電子應用中的一種形式之電流感測採用基於鏡像之電流感測器來監視特定電流。當使用特定類型之電子開關將電流閘控至具有基於鏡像之電流感測器的中央處理單元(CPU)或圖形處理單元(GPU)時，電流感測性能可能歸因於鏡像電流之不準確性而降級。電子開關可為全局分佈之磁頭開關(GDHS)或區塊磁頭開關(BHS)。電流感測不準確性可歸因於電路面積佔據較大所造成的各種開關(GDHS或BHS)塊當中的電流鏡錯配。又，可能由於至處置鏡像電流之感測放大器及類比至數位轉換器(ADC)的電路跡線的電阻損耗變化而導致額外電流感測誤差。此外，感測放大器可能對其輸 入中的極小電壓偏移敏感，該等極小電壓偏移歸因於至開關塊內的電晶體中之汲源極間的低電壓。
下文呈現本發明之一或多個態樣的一簡化概述，以便提供對此類態樣之一基本理解。此概述並非為本發明之所有經預期特徵的廣泛綜述，且既不意欲識別本發明之所有態樣的關鍵或重要元素，亦不意欲描繪本發明之任何或所有態樣的範疇。其唯一目的為按簡化形式呈現本發明之一或多個態樣的一些概念作為隨後呈現之更詳細描述的一序言。
在一個態樣中，本發明提供用於基於電壓之電流感測的一種設備及一種方法。因此，本發明描述一種用於實施基於電壓之電流感測的方法，其包括：執行一基於電壓之電流感測器之一粗略校準以判定一粗略偏移；執行該基於電壓之電流感測器之一精細校準以判定一精細偏移；及使用該粗略偏移及該精細偏移執行該基於電壓之電流感測器之一轉移函數校準，以判定一感測器轉移函數。
在一個實例中，該方法進一步包括藉由應用該感測器轉移函數量測一負載電流，及執行該基於電壓之電流感測器之一頻率校準以判定一頻率偏移。在一個實例中，該執行該轉移函數校準亦使用該頻率偏移判定該感測器轉移函數。在一個實例中，該量測該負載電流使用該感測器轉移函數將一類比至數位轉換器(ADC)碼映射至該負載電流，其中該ADC碼為該基於電壓之電流感測器之一輸出。
在一個實例中，該執行該粗略校準包括在一共同模式中將一第一振盪器波形之一第一頻率與一第二振盪器波形之一第二頻率進行比較，其中該第一振盪器波形及該第二振盪器波形為該基於電壓之電流感測 器之輸出。在一個實例中，該執行該精細校準包括在一共同模式中將一第三振盪器波形之一第三頻率與一第四振盪器波形之一第四頻率進行比較，其中該第三振盪器波形及該第四振盪器波形為該基於電壓之電流感測器之輸出。
在一個實例中，該第一頻率不同於該第三頻率，且該第二頻率不同於該第四頻率。在一個實例中，該第一振盪器波形不同於該第三振盪器波形，且該第二振盪器波形不同於該第四振盪器波形。在一個實例中，該執行該頻率校準包括將一振盪器波形之一頻率與一經校準頻率參考進行比較，且其中該經校準頻率參考相比該振盪器波形之該頻率具有一較低頻率不準確性及一較低頻率不穩定度，且其中該振盪器波形為該基於電壓之電流感測器之一輸出。
本發明之另一態樣提供一種用於執行基於電壓之電流感測的設備，該設備包括：一基於電壓之電流感測器，其中該基於電壓之電流感測器包括一第一電壓輸入及一第二電壓輸入、一輸入放大器、耦接至該輸入放大器之一電壓至電流轉換器、一第一振盪器及一第二振盪器，其中該第一振盪器及該第二振盪器耦接至該電壓至電流轉換器；及耦接至該基於電壓之電流感測器之一校準模組，其中該校準模組產生一類比至數位轉換器(ADC)碼。
在一個實例中，該輸入放大器包括一加輸出及一減輸出，且其中該加輸出及該減輸出耦接至該電壓至電流轉換器。在一個實例中，該電壓至電流轉換器包括一第一電流輸出及一第二電流輸出。在一個實例中，該第一電流輸出之一第一電流值與該加輸出之一第一電壓值成比例，且該第二電流輸出之一第二電流值與該減輸出之一第二電壓值成比例。
在一個實例中，該第一電流輸出耦接至該第一振盪器，且該第二電流輸出耦接至該第二振盪器。在一個實例中，該第一振盪器產生一第一振盪器波形，且該第二振盪器產生一第二振盪器波形。在一個實例中，該第一振盪器波形具有與該第一電流輸出之一第一電流量測值成比例的一第一振盪器波形頻率，且該第二振盪器波形具有與該第二電流輸出之一第二電流量測值成比例的一第二振盪器波形頻率。
在一個實例中，該第一振盪器波形具有與該第一電壓輸入之一第一電壓量測成比例的一第一振盪器波形頻率，且該第二振盪器波形具有與該第二電壓輸入之一第二電壓量測成比例的一第二振盪器波形頻率。在一個實例中，該校準模組包括一第一時脈計數器、一第二時脈計數器及一減法器，該減法器耦接至該第一時脈計數器且耦接至該第二時脈計數器。在一個實例中，其中該第一振盪器波形被輸入至該第一時脈計數器，且該第二振盪器波形被輸入至該第二時脈計數器。
在一個實例中，該第一時脈計數器產生一第一計數器輸出，且該第二時脈計數器產生一第二計數器輸出，且其中該第一計數器輸出及該第二計數器輸出被輸入至該減法器。在一個實例中，該減法器基於該第一計數器輸出與該第二計數器輸出之間的一差產生一減法器輸出。在一個實例中，該校準模組產生一粗略偏移，且將該粗略偏移發送至該輸入放大器。在一個實例中，該校準模組產生一頻率偏移，且將該頻率偏移發送至該電壓至電流轉換器。在一個實例中，該第一電壓輸入連接至一第一共同模式電晶體及一第一感測電晶體，且該第二電壓輸入連接至一第二共同模式電晶體及一第二感測電晶體。在一個實例中，該第一共同模式電晶體及該第一感測電晶體共用一單個第一共同節點。在一個實例中，該第二 共同模式電晶體及該第二感測電晶體共用一單個第二共同節點，且其中該單個第二共同節點不同於該單個第一共同節點。
本發明之另一態樣提供一種用於執行基於電壓之電流感測的設備，該設備包括用於執行一基於電壓之電流感測器之一粗略校準以判定一粗略偏移的構件；用於執行該基於電壓之電流感測器之一精細校準以判定一精細偏移的構件；及用於使用該粗略偏移及該精細偏移執行該基於電壓之電流感測器之一轉移函數校準以判定一感測器轉移函數的構件。在一個實例中，該設備進一步包括用於執行該基於電壓之電流感測器之一頻率校準以判定一頻率偏移的構件；及用於藉由應用該感測器轉移函數量測一負載電流的構件，其中該感測器轉移函數使用該頻率偏移進行判定。
本發明之另一態樣提供一種儲存可在一裝置上操作的電腦可執行碼之電腦可讀媒體，該裝置包括至少一個處理器及耦接至該至少一個處理器之至少一個記憶體，其中該至少一個處理器經組態以實施基於電壓之電流感測，該電腦可執行碼包括：用於使得一電腦執行一基於電壓之電流感測器之一粗略校準以判定一粗略偏移的指令；用於使得該電腦執行該基於電壓之電流感測器之一精細校準以判定一精細偏移的指令；用於使得該電腦執行該基於電壓之電流感測器之一頻率校準以判定一頻率偏移的指令；用於使得該電腦使用該粗略偏移、該精細偏移及該頻率偏移執行該基於電壓之電流感測器之一轉移函數校準以判定一感測器轉移函數的指令；及用於使得該電腦藉由應用該感測器轉移函數量測一負載電流的指令。
在檢閱以下詳細描述後，本發明之此等及其他態樣就將變得更充分地為人所理解。在結合附圖查閱對本發明之特定例示性實施例的 以下描述後，本發明之其他態樣、特徵及實施例對於一般熟習此項技術者將變得顯而易見。雖然可相對於以下的某些實施例及圖式論述本發明之特徵，但本發明之全部實施例可包括在此論述的有利特徵中之一或多者。換言之，儘管可將一或多個實施例論述為具有某些有利特徵，但亦可根據本文中論述之本發明的各種實施例來使用此類特徵中之一或多者。以類似方式，儘管下文可將例示性實施例論述為裝置、系統或方法實施例，但應理解，此等例示性實施例可以各種裝置、系統及方法來予以實施。
100:基於鏡像之電流感測器電路
110:頂部塊列
111:功率電晶體
111a:第一端子
111b:第二端子
111c:第三端子
112:鏡電晶體
112a:第一端子
112b:第二端子
112c:第三端子
120:底部塊列
121a:第一端子
121b:第二端子
121c:第三端子
122:鏡電晶體
122a:第一端子
122b:第二端子
122c:第三端子
130:負載電流
135:供電電流求和線路
137:鏡像電流求和線路
138:源極電壓vdd
139:整合柵極電壓vdd_int_grid
140:電路負載
150:差分放大器
151:第一放大器輸入電壓VA
152:第二放大器輸入電壓VB
153:放大器輸出電壓
160:感測電晶體
161:總鏡像電流
170:感測電阻器
174:感測電壓Vs
180:類比至數位轉換器(ADC)
181:類比至數位轉換器(ADC)碼
190:區塊磁頭開關(BHS)功率閘控塊
200:基於電壓之電流感測器電路
210:頂部塊列
211:功率電晶體
211a:第一端子
211b:第二端子
211c:第三端子
212:取樣電晶體
212a:第一端子
212b:第二端子
212c:第三端子
220:底部塊列
221:功率電晶體
221a:第一端子
221b:第二端子
221c:第三端子
222:取樣電晶體
222a:第一端子
222b:第二端子
222c:第三端子
230:負載電流Iload
235:外部電壓柵極
237:經取樣電流求和線路
238:源極電壓vdd
239:供電電流求和線路
240:電路負載
245:基於電壓之電流感測器
250:感測放大器
251:第一感測放大器輸入電壓Vh
252:第二感測放大器輸入電壓Vl
253:第一感測放大器輸出電壓Vop
254:第二感測放大器輸出電壓Vom
260:電壓至電流轉換器
261:電流轉換器輸出電流i_fast
262:電流轉換器輸出電流i_slow
270:頻率至碼轉換器
271:第一振盪器
272:第二振盪器
273:第一計數器
274:第二計數器
275:減法器
276:差頻率值
290:全局分佈之磁頭開關(GDHS)功率閘控塊
300:電壓感測器
310:取樣電晶體
311:第一端子
312:第二端子
313:第三端子
400:全局分佈之磁頭開關(GDHS)功率閘控塊架構
500:區塊磁頭開關(BHS)功率閘控塊架構
600:架構
605:基於電壓之電流感測器
610:輸入放大器
611:第一輸入
612:第二輸入
613:第一共同模式開關
614:第二共同模式開關
615:第一感測開關
616:第二感測開關
617:加輸出Vop
618:減輸出Vom
619:粗略偏移
620:電壓至電流轉換器
621:第一電流輸出
622:第二電流輸出
623:比較器
624:比較器輸出信號
630:第一振盪器
631:第一振盪器波形
640:第二振盪器
641:第二振盪器波形
650:校準模組
652:校準終止模組
653:偏移校準輸出
700:架構
705:基於電壓之電流感測器
710:輸入放大器
711:第一輸入
712:第二輸入
713:第一共同模式開關
714:第二共同模式開關
715:第一感測開關
716:第二感測開關
717:加輸出Vop
718:減輸出Vom
720:電壓至電流轉換器
721:第一電流輸出
722:第二電流輸出
730:第一振盪器
731:第一振盪器波形
740:第二振盪器
741:第二振盪器波形
750:校準模組
751:第一時脈計數器
752:第二時脈計數器
753:第一計數器輸出
754:第二計數器輸出
755:減法器
756:減法器輸出
757:數位校準模組
758:校準輸出
800:架構
805:基於電壓之電流感測器
810:輸入放大器
811:第一輸入
812:第二輸入
813:第一共同模式開關
814:第二共同模式開關
815:第一感測開關
816:第二感測開關
817:加輸出Vop
818:減輸出Vom
820:電壓至電流轉換器
821:第一電流輸出
822:第二電流輸出
830:第一振盪器
831:第一振盪器波形
840:第二振盪器
841:第二振盪器波形
850:校準模組
851:第一時脈計數器
852:第二時脈計數器
853:第一計數器輸出
854:第二計數器輸出
855:比較器
856:比較器輸出
859:本端時脈波形
900:架構
905:基於電壓之電流感測器
910:輸入放大器
911:第一輸入
912:第二輸入
913:第一共同模式開關
914:第二共同模式開關
915:第一感測開關
916:第二感測開關
917:加輸出Vop
918:減輸出Vom
920:電壓至電流轉換器
921:第一電流輸出
922:第二電流輸出
930:第一振盪器
931:第一振盪器波形
940:第二振盪器
941:第二振盪器波形
950:校準模組
951:第一時脈計數器
952:第二時脈計數器
953:第一計數器輸出
954:第二計數器輸出
955:減法器
956:減法器輸出
960:全局分佈磁頭開關(GDHS)
961:負載電流
1000:曲線圖
1100:開關變體自適應追蹤電路
1105:基於電壓之電流感測器
1110:輸入放大器
1111:第一輸入
1112:第二輸入
1113:第一反饋電阻器Rf1
1114:第二反饋電阻器Rf2
1115:第一輸入電阻器Rin1
1116:第二輸入電阻器Rin2
1117:加輸出Vop
1118:減輸出Vom
1120:電壓至電流轉換器
1121:第一電流輸出
1122:第二電流輸出
1130:第一振盪器
1131:第一振盪器波形
1140:第二振盪器
1141:第二振盪器波形
1150:校準模組
1151:第一時脈計數器
1152:第二時脈計數器
1153:第一計數器輸出
1154:第二計數器輸出
1155:減法器
1156:減法器輸出
1160:參考開關電阻器Rswitch
1161:負載電流Iload
1163:第一端子/第一電壓vh
1164:第二端子/第二電壓vl
1200:架構
1205:基於電壓之電流感測器
1210:輸入放大器
1211:第一輸入
1212:第二輸入
1213:第一共同模式電晶體
1214:第二共同模式電晶體
1215:第一感測電晶體
1216:第二感測電晶體
1217:加輸出Vop
1218:減輸出Vom
1219:粗略偏移
1220:電壓至電流轉換器
1221:第一電流輸出
1222:第二電流輸出
1223:頻率偏移
1230:第一振盪器
1231:第一振盪器波形
1240:第二振盪器
1241:第二振盪器波形
1250:校準模組
1258:數位輸出
1310:區塊
1320:區塊
1330:區塊
1340:區塊
1350:區塊
Iload:負載電流
R:感測電阻器
Rf1:第一反饋電阻器
Rf2:第二反饋電阻器
Rin1:第一輸入電阻器
Rin2:第二輸入電阻器
Rswitch:參考開關電阻器
VA:第一放大器輸入電壓
VB:第二放大器輸入電壓
VC:放大器輸出電壓
Vdd:源極電壓
Vh:第一感測放大器輸入電壓
Vl:第二感測放大器輸入電壓
vh:第一電壓
vl:第二電壓
Vom:第二感測放大器輸出電壓/減輸出
Vop:第一感測放大器輸出電壓/加輸出
Vs:感測電壓
圖1說明實例基於鏡像之電流感測器電路。
圖2說明實例基於電壓之電流感測器電路。
圖3說明使用取樣電晶體之實例電壓感測器。
圖4說明實例全局分佈之磁頭開關(GDHS)功率閘控塊架構。
圖5說明實例區塊磁頭開關(BHS)功率閘控塊架構。
圖6說明用於執行粗略校準之實例架構。
圖7說明用於執行精細校準之實例架構。
圖8說明用於校準振盪器頻率校準之實例架構。
圖9說明用於校準感測器轉移函數之實例架構。
圖10說明作為線性曲線擬合的感測器轉移函數之實例曲線圖。
圖11說明實例開關變體自適應追蹤電路。
圖12說明用於基於電壓之電流感測的實例架構。
圖13說明用於基於電壓之電流感測的實例流程圖。
優先權之主張
本專利申請案主張申請案第15/974,271號的優先權，該申請案標題為「DIFFERENTIAL CURRENT SENSING WITH ROBUST PATH,VOLTAGE OFFSET REMOVAL AND PROCESS,VOLTAGE,TEMPERATURE(PVT)TOLERANCE」，於2018年5月8日予以申請，且此處指派至受讓人並特此以引用的方式明確地併入本文中。
下文結合附圖闡述之詳細描述意欲作為對各種組態之描述，且並不意欲表示可實踐本文中所描述之概念的僅有組態。出於提供對各種概念之透徹理解之目的，實施方式包括具體細節。然而，對於熟習此項技術者而言，以下情形將為顯而易見的：可在無此等具體細節之情況下實踐此等概念。在一些情況下，熟知結構及組件係以方塊圖形式展示以便避免混淆此等概念。
圖1說明實例基於鏡像之電流感測器電路100。在一個實例中，基於鏡像之電流感測器為鏡像處理比率(亦即，輸出電流與輸入電流之比率)低於整體的電流放大器。作為一實例，圖1展示對於每一對功率電晶體及鏡電晶體，功率電晶體與鏡電晶體之鏡像處理比率標記為N：1，其中N標記為功率電晶體，且1標記為鏡電晶體。
基於鏡像之電流感測器電路100包括複數個區塊磁頭開關(BHS)功率閘控塊190，其經配置成兩列塊，頂部塊列110及底部塊列120。頂部塊列110中之每一BHS功率閘控塊190包括位於左側之功率電晶體111及位於右側之鏡電晶體112。在一個實例中，BHS功率閘控塊190具有電流放大比率N。舉例而言，電流放大比率為經由功率電晶體111與鏡 電晶體112之電流的比率。在一個實例中，功率電晶體111為具有三個端子之場效電晶體(FET)。舉例而言，第一端子(111a)可為功率電晶體111之源極端子，且第二端子(111b)可為功率電晶體111之汲極端子。舉例而言，第三端子(111c)可為可繫結至接地的功率電晶體111之閘極端子。在一個實例中，鏡電晶體112為具有三個端子之場效電晶體(FET)。舉例而言，第一端子(112a)可為鏡電晶體112之源極端子，且第二端子(112b)可為鏡電晶體112之汲極端子。舉例而言，第三端子(112c)可為可繫結至接地的鏡電晶體112之閘極端子。
底部塊列120中之每一BHS功率閘控塊190包括位於左側之功率電晶體121及位於右側之鏡電晶體122。在一個實例中，BHS功率閘控塊190具有電流放大比率N。舉例而言，電流放大比率為經由功率電晶體121與鏡電晶體122之電流的比率。在一個實例中，功率電晶體121為具有三個端子之場效電晶體(FET)。舉例而言，第一端子(121a)可為功率電晶體121之源極端子，且第二端子(121b)可為功率電晶體121之汲極端子。舉例而言，第三端子(121c)可為可繫結至接地的功率電晶體121之閘極端子。在一個實例中，鏡電晶體122為具有三個端子之場效電晶體(FET)。舉例而言，第一端子(122a)可為鏡電晶體122之源極端子，且第二端子(122b)可為鏡電晶體122之汲極端子。舉例而言，第三端子(122c)可為可繫結至接地的鏡電晶體122之閘極端子。
在一個實例中，底部塊列120之功率電晶體121的第二端子(例如，汲極端子)可共同繫結在一起，以產生用於電路負載140之負載電流130。在一個實例中，電路負載140為中央處理單元(CPU)或圖形處理單元(GPU)。在一個實例中，電晶體111、112、121、122之第一端子可繫結 至源極電壓vdd 138。
在一個實例中，第一放大器輸入電壓VA 151繫結至供電電流求和線路135，且第二放大器輸入電壓VB 152繫結至鏡像電流求和線路137。在一個實例中，第一放大器輸入電壓VA 151及第二放大器輸入電壓VB 152藉由差分放大器150以不同方式放大。在一個實例中，放大器輸出電壓VC 153與第一放大器輸入電壓VA 151與第二放大器輸入電壓VB 152之間的差成比例。在一個實例中，放大器輸出電壓VC 153連接至感測電晶體160之閘極端子。在一個實例中，來自鏡像電流求和線路137之總鏡像電流161輸入至感測電晶體160之源極端子，且自感測電晶體160之汲極端子輸出。在一個實例中，供電電流求和線路135為整合柵極電壓vdd_int_grid 139。在一個實例中，供電電流求和線路135(如圖1中所指示)為由多條水平及豎直互連線製成的柵極(例如，功率分佈網路)。
在一個實例中，來自感測電晶體160之總鏡像電流161被發送至感測電阻器(標記為R)170，其中產生與總鏡像電流161成比例之感測電壓Vs 174。在一個實例中，感測電壓Vs 174為至類比至數位轉換器(ADC)180之類比輸入。在一個實例中，ADC 180產生具有N個解析度位元之數位輸出ADC碼181。在一個實例中，N=8。
圖2說明實例基於電壓之電流感測器電路200。基於電壓之電流感測器電路200包括複數個全局分佈之磁頭開關(GDHS)功率閘控塊290，其經配置成兩列塊，頂部塊列210及底部塊列220。頂部塊列210中之每一GDHS功率閘控塊290包括位於左側之功率電晶體211，且可包括或可不包括位於右側之取樣電晶體212。在一個實例中，功率電晶體211為具有三個端子之場效電晶體(FET)。
舉例而言，第一端子(211a)可為功率電晶體211之源極端子，且第二端子(211b)可為功率電晶體211之汲極端子。舉例而言，第三端子(211c)可為可繫結至接地的功率電晶體211之閘極端子。在一個實例中，取樣電晶體212為具有三個端子之場效電晶體(FET)。舉例而言，第一端子(212a)可為取樣電晶體212之源極端子，且第二端子(212b)可為取樣電晶體212之汲極端子。舉例而言，第三端子(212c)可為可繫結至接地的取樣電晶體212之閘極端子。在一個實例中，取樣電晶體212用以取樣與功率電晶體211相關聯之電壓。
底部塊列220中之每一GDHS功率閘控塊290包括位於左側之功率電晶體221，且可包括或可不包括位於右側之取樣電晶體222。在一個實例中，功率電晶體221為具有三個端子之場效電晶體(FET)。舉例而言，第一端子(221a)可為功率電晶體221之源極端子，且第二端子(221b)可為功率電晶體221之汲極端子。舉例而言，第三端子(221c)可為可繫結至接地的功率電晶體221之閘極端子。在一個實例中，取樣電晶體222為具有三個端子之場效電晶體(FET)。舉例而言，第一端子(222a)可為取樣電晶體222之源極端子，且第二端子(222b)可為取樣電晶體222之汲極端子。舉例而言，第三端子(222c)可為可繫結至接地的取樣電晶體222之閘極端子。在一個實例中，取樣電晶體222用以取樣與功率電晶體221相關聯之電壓。在圖2中，與取樣電晶體中之每一者相關聯的電壓標記為v1、v2、v3、vn-2……vn-1及vn。
在一個實例中，底部塊列220的功率電晶體221之第二端子(例如，汲極端子)可共同地繫結在一起以產生用於電路負載240之負載電流Iload 230。在一個實例中，電路負載240為中央處理單元(CPU)或圖形處 理單元(GPU)。在一個實例中，電晶體211、212、221、222之第一端子可繫結至源極電壓vdd 238。
在一個實例中，基於電壓之電流感測器電路200包括基於電壓之電流感測器245。如圖2之實例中所示，基於電壓之電流感測器245包括感測放大器250、電壓至電流轉換器260及頻率至碼轉換器270。本文中揭示感測放大器250、電壓至電流轉換器260及頻率至碼轉換器270之實例組件。然而，熟習此項技術者將理解，在本發明之範疇及精神內，本文所揭示之實例組件並非為排它性的，且可包括其他組件，或可不將實例組件中之一些用於達成感測放大器、電壓至電流轉換器及/或頻率至碼轉換器之功能中的一或多者。
在一個實例中，第一感測放大器輸入電壓Vh 251繫結至外部電壓柵極235，且第二感測放大器輸入電壓Vl 252繫結至經取樣電流求和線路237。在一個實例中，第一感測放大器輸入電壓Vh 251及第二感測放大器輸入電壓Vl 252藉由感測放大器250放大。在一個實例中，第一感測放大器輸出電壓Vop 253及第二感測放大器輸出電壓Vom 254與第一感測放大器輸入電壓Vh 251及第二感測放大器輸入電壓Vl 252成比例。在一個實例中，第一感測放大器輸出電壓Vop 253及第二感測放大器輸出電壓Vom 254連接至電壓至電流轉換器260。在一個實例中，供電電流求和線路239為整合柵極電壓vdd_int_grid 239。在一個實例中，供電電流求和線路239為由多條水平及豎直互連線製成的柵極(例如，功率分佈網路)。
在一個實例中，第一感測放大器輸出電壓Vop 253及第二感測放大器輸出電壓Vom 254產生至電流轉換器輸出電流i_fast 261之第一電壓及至電流轉換器輸出電流i_slow 262之第二電壓。接下來，至電流轉 換器輸出電流i_fast 261之第一電壓可驅動第一振盪器(例如，第一環振盪器)271，且至電流轉換器輸出電流i_slow 262之第二電壓可驅動第二振盪器(例如，第二環振盪器)272。如圖2中所示，第一振盪器271及第二振盪器為頻率至碼轉換器270之部分。在一個實例中，第一振盪器271之頻率與第一感測放大器輸入電壓Vh 251成比例，且第二振盪器272之頻率與第二感測放大器輸入電壓Vl 252成比例。
在一個實例中，第一振盪器271之頻率可藉由第一計數器273量測，且第二振盪器272之頻率可藉由第二計數器274量測。在一個實例中，藉由減法器275將第一計數器273之輸出用作至減法器275之第一輸入，且將第二計數器274之輸出用作至減法器275之第二輸入來產生差頻率值276。在一個實例中，差頻率值276為具有n個位元的基於電壓之電流感測器245之數位輸出，其中n為正整數。
在一個實例中，可使用取樣電晶體達成電壓感測。圖3說明使用取樣電晶體310之實例電壓感測器300。在圖3中所示之實例中，取樣電晶體310為全局分佈之磁頭開關(GDHS)。然而，熟習此項技術者將理解其他類型之電晶體亦處於本發明之範疇及精神內。在一個實例中，取樣電晶體310為具有三個端子之場效電晶體(FET)。舉例而言，第一端子311可為取樣電晶體310之源極端子，且第二端子312可為取樣電晶體310之汲極端子。舉例而言，第三端子313可為可繫結至接地的取樣電晶體310之閘極端子。
在一個實例中，可藉由量測複數個電壓差來達成電流感測。舉例而言，每一電壓差可為每一取樣電晶體310之兩個端子兩端的電壓差，例如，第一端子311及第二端子312兩端的電壓差。在一個實例 中，每一電壓差取決於每一取樣電晶體310之電阻及負載電流Iload 230(圖2中所示)。每一電壓差可介於第一端子311處的高側電壓VHI(其可被稱為共同封裝平面)與第二端子312處的低側電壓VLO之間。在一個實例中，共同封裝平面之電阻可忽略。每一取樣電晶體310之低側電壓VLO可連接至共同低側功率網。在一個實例中，實例電壓感測器300使用電晶體實施圖3之右側320中所示的電阻器網路，面積得以節省且PVT(製程-電壓-溫度)變化約±30%。
在一個實例中，每一GDHS功率閘控塊290(圖2中所示)可在基於電壓之電流感測器電路200(圖2中所示)上均勻分佈。在一個實例中，任何一個電流感測器電路上的電壓感測可能不會精細表示歸因於本端邏輯活動性差異藉由用於電路負載240之負載電流Iload 230汲取的總電流。在一個實例中，取樣電晶體可經置放於使得所有取樣電晶體在共同低側功率網處連接在一起的N個位置中。舉例而言，共同低側功率網可具有一共同低側電壓，其大致為取樣電晶體之所有低側電壓VLO的平均值。數量N可由電流感測之所需精細性判定。舉例而言，數量N可判定電流感測誤差之標準偏差，例如，該標準偏差可與N之平方根成反比。在一個實例中，每一取樣電晶體可向每一GDHS功率閘控塊290提供高阻抗，且並不影響GDHS功率閘控塊功能性或電路負載功能性。
在一個實例中，GDHS功率閘控塊架構具有均勻分佈於電路區域上方的開關。在一個實例中，給定電路負載的每一GDHS功率閘控塊兩端的電壓可歸因於本端邏輯活動性變化而改變。圖4說明實例全局分佈之磁頭開關(GDHS)功率閘控塊架構400。舉例而言，每一GDHS功率閘控塊為分佈於邏輯閘上方的規則模式中的電源開關。另外，晶粒上電力柵 格可供應外部電壓VDD_EXT，且分佈內部電壓VDD_INT。在一個實例中，外部電壓VDD_EXT可針對某些邏輯功能提供始終開啟之電力域。
在一個實例中，BHS功率閘控塊架構具有聚集於一個位置中作為塊之集合的開關。在一個實例中，用於給定電路負載的每一BHS功率閘控塊兩端的電壓可提供負載電流之精細表示，此係由於BHS功率閘控塊可集中於一個位置中。圖5說明實例區塊磁頭開關(BHS)功率閘控塊架構500。舉例而言，每一BHS功率閘控塊為使用封裝層分佈內部電壓VDD_INT的電源開關。在一個實例中，BHS功率閘控塊架構提供晶粒上功率分佈，且藉由功率開關允許電流共用。
在一個實例中，基於電壓之電流感測器可在若干模式中操作以確保精細電流感測。舉例而言，可使用粗略校準模式判定粗略偏移。舉例而言，粗略偏移可為基於電壓之電流感測器之類比部分中的感測器偏移。舉例而言，可使用精細校準模式判定精細偏移。舉例而言，精細偏移可為基於電壓之電流感測器之數位部分中的感測器偏移。舉例而言，可使用頻率校準模式判定頻率偏移。舉例而言，可使用轉移函數校準模式判定感測器轉移函數(例如，至ADC碼轉移函數之負載電流)。舉例而言，可就ADC碼而言使用電流量測模式量測負載電流。
圖6說明用於執行粗略校準之實例架構600。在一個實例中，架構600包括基於電壓之電流感測器605。基於電壓之電流感測器605可包括被發送至輸入放大器610之第一輸入611及第二輸入612，該輸入放大器具有兩個放大器輸出，加輸出Vop 617及減輸出Vom 618。在一個實例中，第一輸入611為電壓輸入(亦稱為，第一電壓輸入)，且第二輸入612為電壓輸入(亦稱為，第二電壓輸入)。在一個實例中，第一輸入611連接 至第一共同模式開關613及第一感測開關615。在一個實例中，第二輸入612連接至第二共同模式開關614及第二感測開關616。另外，輸入放大器610可包括用於粗略校準之粗略偏移619。
在粗略校準模式期間，可藉由閉合第一共同模式開關613及第二共同模式開關614，且藉由斷開第一感測開關615及第二感測開關616將基於電壓之電流感測器置放於共同模式中。在一個實例中，共同模式具有被設定成共同輸入的第一輸入611及第二輸入612。接下來，在一個實例中，加輸出Vop 617及減輸出Vom 618充當至電壓至電流轉換器620之兩個輸入，該電壓至電流轉換器具有兩個電流輸出，第一電流輸出621及第二電流輸出622。在一個實例中，第一電流輸出621(例如，i_fast)與加輸出Vop 617成比例，且第二電流輸出622(例如，i_slow)與減輸出Vom 618成比例。
在一個實例中，第一電流輸出621充當至第一振盪器630之輸入，且第二電流輸出622充當至第二振盪器640之輸入。在一個實例中，第一振盪器630產生第一振盪器波形631(例如，Fast_clock)，且第二振盪器640產生第二振盪器波形641(例如，Slow_clock)。在一個實例中，第一振盪器波形631具有第一頻率，且第二振盪器波形641具有第二頻率。在一個實例中，第一頻率取決於第一電流輸出621，例如，第一頻率可與第一電流輸出621成比例。在一個實例中，第二頻率取決於第二電流輸出622，例如，第二頻率可與第二電流輸出622成比例。
舉例而言，可使用第一振盪器波形631之第一頻率與第二振盪器波形641之第二頻率的頻率比較將第一電流輸出621與第二電流輸出622進行比較。此外，可使用第一振盪器波形631之第一頻率與第二振 盪器波形641之第二頻率的頻率比較將加輸出Vop 617與減輸出Vom 618進行比較。亦即，第一振盪器波形631與第二振盪器波形641之比較(例如，第一頻率與第二頻率進行比較)產生兩個放大器輸出(例如，加輸出Vop 617及減輸出Vom 618)之成比例比較。舉例而言，頻率比較判定基於電壓之電流感測器之粗略偏移。舉例而言，頻率比較判定基於電壓之電流感測器之粗略偏移的正負號及量值。
在一個實例中，可將輸出差電壓Vdiff(圖中未示)界定為加輸出Vop 617與減輸出Vom 618之間的差。亦即，Vdiff=Vop-Vom。在一個實例中，當將共同輸入應用於輸入放大器610之第一輸入611及第二輸入612時，若尚未執行粗略校準，則輸出差電壓Vdiff係非零。在另一實例中，當將共同輸入應用於輸入放大器610之第一輸入611及第二輸入612時，若已執行粗略校準，則輸出差電壓Vdiff為零。在一個實例中，在已執行粗略校準之後，粗略偏移將輸出差電壓Vdiff驅動為零。
在一個實例中，第一振盪器波形631及第二振盪器波形641充當至校準模組650之兩個輸入。在一個實例中，校準模組650產生偏移校準輸出653，其充當至輸入放大器610之粗略偏移619。舉例而言，偏移校準輸出653取決於第一振盪器波形631之第一頻率與第二振盪器波形641之第二頻率的頻率比較(例如，第一頻率與第二頻率進行比較)。舉例而言，偏移校準輸出653將輸入放大器610之粗略偏移向零驅動。在一個實例中，在電流量測模式期間，將偏移校準輸出653作為粗略偏移儲存且應用於類比至數位轉換器(ADC)。亦即，在電流量測模式期間，應用粗略偏移。
在一個實例中，第一電流輸出621及第二電流輸出622充當 至比較器623之兩個輸入。在一個實例中，比較器623產生比較器輸出信號624(例如，Trim_Done)。舉例而言，比較器輸出信號624指示第一電流輸出621與第二電流輸出622之間的相對差。舉例而言，比較器輸出信號624可具有離散數目個狀態。舉例而言，離散數目個狀態可為兩個，其中該等兩個狀態指示在預定義容忍度內，第一電流輸出621等於第二電流輸出622，或在預定義容忍度之外，第一電流輸出621並不等於第二電流輸出622任一者。
在一個實例中，離散數目個狀態可為三個，其中該等三個狀態指示：(a)第一電流輸出621是否大於第二電流輸出622；(b)第一電流輸出621是否小於第二電流輸出622，或(c)第一電流輸出621是否等於第二電流輸出622，所有均處於預定義容忍度內。在一個實例中，比較器輸出信號624充當至校準終止模組652之輸入，該校準終止模組使用比較器輸出信號624判定粗略校準是否完成。舉例而言，可使用離散數目個狀態判定粗略校準是否完成。在一個實例中，若粗略校準未完成，則更新偏移校準輸出653(例如，偏移校正位元)，且若粗略校準完成，則不更新。
圖7說明用於執行精細校準之實例架構700。在一個實例中，架構700包括基於電壓之電流感測器705。基於電壓之電流感測器705可包括被發送至輸入放大器710之第一輸入711及第二輸入712，該輸入放大器具有兩個放大器輸出，加輸出Vop 717及減輸出Vom 718。在一個實例中，第一輸入711為電壓輸入(亦稱為，第一電壓輸入)，且第二輸入712為電壓輸入(亦稱為，第二電壓輸入)。在一個實例中，第一輸入711連接至第一共同模式開關713及第一感測開關715。在一個實例中，第二輸入712連接至第二共同模式開關714及第二感測開關716。
在精細校準模式期間，可藉由閉合第一共同模式開關713及第二共同模式開關714，且藉由斷開第一感測開關715及第二感測開關716將基於電壓之電流感測器置放於共同模式中。在一個實例中，共同模式具有被設定成共同輸入的第一輸入711及第二輸入712。接下來，在一個實例中，加輸出Vop 717及減輸出Vom 718充當至電壓至電流轉換器720之兩個輸入，該電壓至電流轉換器具有兩個電流輸出，第一電流輸出721及第二電流輸出722。在一個實例中，第一電流輸出721(例如，i_fast)與加輸出Vop 717成比例，且第二電流輸出722(例如，i_slow)與減輸出Vom 718成比例。
在一個實例中，第一電流輸出721充當至第一振盪器730之輸入，且第二電流輸出722充當至第二振盪器740之輸入。在一個實例中，第一振盪器730產生第一振盪器波形731(例如，Fast_clock)，第二振盪器740產生第二振盪器波形741(例如，Slow_clock)。在一個實例中，第一振盪器波形731具有第一頻率，且第二振盪器波形741具有第二頻率。在一個實例中，第一頻率取決於第一電流輸出721，例如，第一頻率可與第一電流輸出721成比例。在一個實例中，第二頻率取決於第二電流輸出722，例如，第二頻率可與第二電流輸出722成比例。
舉例而言，可使用第一振盪器波形731之第一頻率與第二振盪器波形741之第二頻率的頻率比較將第一電流輸出721與第二電流輸出722進行比較。此外，可使用第一振盪器波形731之第一頻率與第二振盪器波形741之第二頻率的頻率比較將加輸出Vop 717與減輸出Vom 718進行比較。亦即，第一振盪器波形731與第二振盪器波形741之比較(例如，第一頻率與第二頻率進行比較)產生兩個放大器輸出(例如，加輸出Vop 717及減輸出Vom 718)之成比例比較。舉例而言，頻率比較判定基於電壓之電流感測器之精細偏移。舉例而言，頻率比較判定基於電壓之電流感測器之精細偏移的正負號及量值。
在一個實例中，第一振盪器波形731及第二振盪器波形741充當至校準模組750之兩個輸入。在一個實例中，第一振盪器波形731為至第一時脈計數器751(例如，快速時脈計數器)之輸入，且第二振盪器波形741為至第二時脈計數器752(例如，緩慢時脈計數器)之輸入。在一個實例中，第一時脈計數器751提供第一計數器輸出753，且第二時脈計數器752提供第二計數器輸出754。舉例而言，第一計數器輸出753與第一頻率成比例，且第二計數器輸出754與第二頻率成比例。亦即，第一計數器輸出753可量測第一頻率，且第二計數器輸出754可量測第二頻率。
在一個實例中，第一計數器輸出753及第二計數器輸出754充當至減法器755之輸入。舉例而言，減法器755提供減法器輸出756。在一個實例中，減法器輸出756為第一計數器輸出753與第二計數器輸出754之間的差。亦即，減法器輸出756可量測第一頻率與第二頻率之間的頻率差。
在一個實例中，減法器輸出756為至數位校準模組757之輸入。在一個實例中，數位校準模組757提供校準輸出758(例如，精細偏移)。在一個實例中，在電流量測模式期間，將校準輸出758(例如，精細偏移)作為用於校正精細偏移之精細校正輸入儲存且應用於類比至數位轉換器(ADC)。在一個實例中，在電流量測模式期間，應用校準輸出758(例如，精細偏移)。
圖8說明用於校準振盪器頻率之實例架構800。在一個實例 中，架構800包括基於電壓之電流感測器805。基於電壓之電流感測器805可包括被發送至輸入放大器810之第一輸入811及第二輸入812，該輸入放大器具有兩個放大器輸出，加輸出Vop 817及減輸出Vom 818。在一個實例中，第一輸入811連接至第一共同模式開關813及第一感測開關815。在一個實例中，第二輸入812連接至第二共同模式開關814及第二感測開關816。在一個實例中，第一輸入811為電壓輸入(亦稱為，第一電壓輸入)，且第二輸入812為電壓輸入(亦稱為，第二電壓輸入)。
在振盪器頻率校準模式期間，可藉由閉合第一共同模式開關813及第二共同模式開關814，且藉由斷開第一感測開關815及第二感測開關816將基於電壓之電流感測器805置放於共同模式中。接下來，在一個實例中，加輸出Vop 817及減輸出Vom 818充當至電壓至電流轉換器820之兩個輸入，該電壓至電流轉換器具有兩個電流輸出，第一電流輸出821及第二電流輸出822。在一個實例中，第一電流輸出821(例如，i_fast)與加輸出Vop 817成比例，且第二電流輸出822(例如，i_slow)與減輸出Vom 818成比例。
在一個實例中，第一電流輸出821充當至第一振盪器830之輸入，且第二電流輸出822充當至第二振盪器840之輸入。在一個實例中，第一振盪器830產生第一振盪器波形831(例如，Fast_clock)，且第二振盪器840產生第二振盪器波形841(例如，Slow_clock)。在一個實例中，第一振盪器波形831具有第一頻率，且第二振盪器波形841具有第二頻率。在一個實例中，第一頻率取決於第一電流輸出821，例如，第一頻率可與第一電流輸出821成比例。在一個實例中，第二頻率取決於第二電流輸出822，例如，第二頻率可與第二電流輸出822成比例。
舉例而言，可使用第一振盪器波形831之第一頻率與第二振盪器波形841之第二頻率的頻率比較將第一電流輸出821與第二電流輸出822進行比較。此外，可使用第一振盪器波形831之第一頻率與第二振盪器波形841之第二頻率的比較將加輸出Vop 817與減輸出Vom 818進行比較。亦即，第一振盪器波形831與第二振盪器波形841之比較(例如，第一頻率與第二頻率進行比較)產生兩個放大器輸出(例如，加輸出Vop 817及減輸出Vom 818)之成比例比較。
在一個實例中，第一振盪器波形831及第二振盪器波形841充當至校準模組850之輸入。在一個實例中，第一振盪器波形831為至第一時脈計數器851(例如，快速/緩慢時脈計數器)之第一輸入，且第二振盪器波形841為至第一時脈計數器851(例如，快速/緩慢時脈計數器)之第二輸入。在一個實例中，具有本端時脈頻率的本端時脈波形859為至校準模組850之另一輸入。在一個實例中，本端時脈波形859為至第二時脈計數器852(例如，本端時脈計數器)之輸入。舉例而言，本端時脈波形859可為相比第一振盪器波形831及第二振盪器波形841具有較小頻率不準確性及較小頻率不穩定度的經校準頻率參考。舉例而言，頻率不準確性為振盪器波形頻率與經校準參考頻率之間的平均絕對差值。舉例而言，頻率不穩定度為隨時間或環境條件變化的振盪器波形頻率變體之統計量測。
在一個實例中，第一時脈計數器851提供第一計數器輸出853，且第二時脈計數器852提供第二計數器輸出854。舉例而言，第一計數器輸出853與第一振盪器波形831之第一頻率成比例，或與第二振盪器波形841之第二頻率成比例。亦即，第一計數器輸出853可在第一振盪器波形831為至第一時脈計數器851(例如，快速/緩慢時脈計數器)之輸入的 情況下量測第一頻率，或可在第二振盪器波形841為至第一時脈計數器851(例如，快速/緩慢時脈計數器)之輸入的情況下量測第二頻率。舉例而言，第二計數器輸出854與本端時脈波形859之本端時脈頻率成比例。亦即，第二計數器輸出854可量測本端時脈頻率。
在一個實例中，第一計數器輸出853及第二計數器輸出854充當至比較器855之輸入。舉例而言，比較器855提供比較器輸出856。在一個實例中，比較器輸出856為第一計數器輸出853與第二計數器輸出854之間的差。亦即，比較器輸出856可量測第一頻率或第二頻率與本端時脈頻率之間的頻率差。舉例而言，本端時脈頻率可充當用於第一頻率或第二頻率任一者之量測的經校準頻率參考。
在一個實例中，比較器輸出856為至電壓至電流轉換器820之輸入。在一個實例中，至電壓至電流轉換器820之輸入為用以調節第一電流輸出821或調節第二電流輸出822的頻率偏移。舉例而言，可使用頻率偏移(亦即，用作至電壓至電流轉換器820之輸入的比較器輸出856)將第一頻率或第二頻率引導至本端時脈頻率。在一個實例中，頻率偏移可校正對第一頻率或第二頻率的製程、電壓及溫度(PVT)影響。亦即，在電流量測模式期間，應用頻率偏移。
圖9說明用於校準感測器轉移函數之實例架構900。在一個實例中，架構900包括基於電壓之電流感測器905。基於電壓之電流感測器905可包括被發送至輸入放大器910的第一輸入911及第二輸入912，該輸入放大器具有兩個放大器輸出，加輸出Vop 917及減輸出Vom 918。在一個實例中，第一輸入911為電壓輸入(亦稱為，第一電壓輸入)，且第二輸入912為電壓輸入(亦稱為，第二電壓輸入)。在一個實例中，第一輸入 911連接至第一共同模式開關913及第一感測開關915。在一個實例中，第二輸入912連接至第二共同模式開關914及第二感測開關916。
在感測器轉移函數校準期間，可藉由斷開第一共同模式開關913及第二共同模式開關914，且藉由閉合第一感測開關915及第二感測開關916將基於電壓之電流感測器905置放於感測模式中。接下來，在一個實例中，加輸出Vop 917及減輸出Vom 918充當至電壓至電流轉換器920之兩個輸入，該電壓至電流轉換器具有兩個電流輸出，第一電流輸出921及第二電流輸出922。在一個實例中，第一電流輸出921(例如，i_fast)與加輸出Vop 917成比例，且第二電流輸出922(例如，i_slow)與減輸出Vom 918成比例。
在一個實例中，第一電流輸出921充當至第一振盪器930之輸入，且第二電流輸出922充當至第二振盪器940之輸入。在一個實例中，第一振盪器930產生第一振盪器波形931(例如，Fast_clock)，且第二振盪器940產生第二振盪器波形941(例如，Slow_clock)。在一個實例中，第一振盪器波形931具有第一頻率，且第二振盪器波形941具有第二頻率。在一個實例中，第一頻率取決於第一電流輸出921，例如，第一頻率可與第一電流輸出921成比例。在一個實例中，第二頻率取決於第二電流輸出922，例如，第二頻率可與第二電流輸出922成比例。
在一個實例中，第一振盪器波形931及第二振盪器波形941充當至校準模組950之兩個輸入。在一個實例中，第一振盪器波形931為至第一時脈計數器951(例如，快速時脈計數器)之輸入，且第二振盪器波形941為至第二時脈計數器952(例如，緩慢時脈計數器)之輸入。在一個實例中，第一時脈計數器951提供第一計數器輸出953，且第二時脈計數 器952提供第二計數器輸出954。舉例而言，第一計數器輸出953與第一頻率成比例，且第二計數器輸出954與第二頻率成比例。亦即，第一計數器輸出953可量測第一頻率，且第二計數器輸出954可量測第二頻率。
在一個實例中，第一計數器輸出953及第二計數器輸出954充當至減法器955之輸入。舉例而言，減法器955提供減法器輸出956。在一個實例中，減法器輸出956為第一計數器輸出953與第二計數器輸出954之間的差。亦即，減法器輸出956可量測第一頻率與第二頻率之間的頻率差。
在一個實例中，減法器輸出956可藉由ADC碼(例如，ADC數位輸出)。舉例而言，感測器轉移函數校準可由使用經校準參考輸入而執行。在一個實例中，經校準參考輸入可藉由使用耦接至負載電流961的基於參考電壓之電流感測器(例如，全局分佈磁頭開關(GDHS)960)而產生。在一個實例中，可在判定粗略偏移及精細偏移之後使用轉移函數校準模式判定來自負載電流961及ADC碼956的映射。
舉例而言，可將負載電流961設定成第一電流值，且可記錄第一ADC碼值。接下來，可將負載電流961設定成第二電流值，且可記錄第二ADC碼值。舉例而言，可將負載電流961設定成多個電流值，且可記錄多個ADC碼值。在一個實例中，可使用多個電流值及多個ADC碼值產生自負載電流至ADC碼(例如，ADC碼對負載電流)的感測器轉移函數。舉例而言，感測器轉移函數為自負載電流至ADC碼之映射(例如，ADC碼對負載電流)。亦即，在電流量測模式期間應用感測器轉移函數。
在一個實例中，感測器轉移函數可為多個電流值及多個ADC碼值之線性曲線擬合。圖10說明作為線性曲線擬合的感測器轉移函 數之實例曲線圖1000。實例曲線圖1000具有標記為負載電流之水平軸及標記為ADC碼之垂直軸。舉例而言，線性曲線擬合可針對線性感測器校準等式具有斜率參數及攔截參數。在一個實例中，線性感測器校準等式可用以將ADC碼956映射至負載電流961。舉例而言，線性感測器校準等式可儲存為軟體、韌體或硬體。
在一個實例中，感測器轉移函數可為多個電流值及多個ADC碼值之非線性曲線擬合。舉例而言，非線性曲線擬合可將非線性等式(例如，平方、立方、對數、指數等)用於非線性感測器校準等式。在一個實例中，非線性感測器校準等式可用以將ADC碼956映射至負載電流961。舉例而言，非線性感測器校準等式可儲存為軟體、韌體或硬體。
在一個實例中，基於電壓之電流感測器將負載電流轉換至ADC碼。舉例而言，可使用經相移自由延行平行計數器量測振盪器波形之頻率。舉例而言，可在允許簡單信號處理的共同系統域中週期性地俘獲來自平行計數器之計數器資料。在一個實例中，可將呈二元碼格式之計數器資料轉換成戈雷碼格式，以隨頻率變化將瞬時資料損耗最小化。在一個實例中，可使用去介穩定(DEMET)電路俘獲共同系統域中之計數器資料，以維持平行計數器中的同步。在一個實例中，可在資料俘獲之後將呈戈雷碼格式之計數器資料轉換回二元碼格式。舉例而言，平行計數器可利用溢出算術消除複雜樣本控制邏輯。在一個實例中，可使用兩個平行計數器(例如，快速計數器及緩慢計數器)之間的差計數量測振盪器波形之頻率。熟習此項技術者將理解，本文所揭示之實例並非為限制性的，且可在本發明之範疇及精神內使用其他實施方案。
圖11說明實例開關變體自適應追蹤電路1100。如圖11中所 示，實例開關變體自適應追蹤電路1100包括基於電壓之電流感測器1105。基於電壓之電流感測器可包括被發送至輸入放大器1110之第一輸入1111及第二輸入1112，該輸入放大器具有兩個放大器輸出，加輸出Vop 1117及減輸出Vom 1118。在一個實例中，第一輸入1111為電壓輸入(亦稱為，第一電壓輸入)，且第二輸入1112為電壓輸入(亦稱為，第二電壓輸入)。
在一個實例中，第一輸入1111連接至第一反饋電阻器Rf1 1113及第一輸入電阻器Rin1 1115。在一個實例中，第二輸入1112連接至第二反饋電阻器Rf2 1114及第二輸入電阻器Rin2 1116。在一個實例中，加輸出Vop 1117連接至第一反饋電阻器Rf1 1113。在一個實例中，減輸出Vom 1118連接至第二反饋電阻器Rf2 1114。
在一個實例中，加輸出Vop 1117及減輸出Vom 1118充當至電壓至電流轉換器1120之兩個輸入，該電壓至電流轉換器具有兩個電流輸出，第一電流輸出1121及第二電流輸出1122。在一個實例中，第一電流輸出1121(例如，i_fast)與加輸出Vop 1117成比例，且第二電流輸出1122(例如，i_slow)與減輸出Vom 1118成比例。在一個實例中，電壓至電流轉換器1120包括轉換器輸入電阻器Rv2i(圖中未示)。
在一個實例中，第一電流輸出1121充當至第一振盪器1130之輸入，且第二電流輸出1122充當至第二振盪器1140之輸入。在一個實例中，第一振盪器1130產生第一振盪器波形1131(例如，Fast_clock)，且第二振盪器1140產生第二振盪器波形1141(例如，Slow_clock)。在一個實例中，第一振盪器波形1131具有第一頻率，且第二振盪器波形1141具有第二頻率。在一個實例中，第一頻率取決於第一電流輸出1121，例如， 第一頻率可與第一電流輸出1121成比例。在一個實例中，第二頻率取決於第二電流輸出1122，例如，第二頻率可與第二電流輸出1122成比例。
在一個實例中，第一振盪器波形1131及第二振盪器波形1141充當至校準模組1150之兩個輸入。在一個實例中，第一振盪器波形1131為至第一時脈計數器1151(例如，快速時脈計數器)之輸入，且第二振盪器波形1141為至第二時脈計數器1152(例如，緩慢時脈計數器)之輸入。在一個實例中，第一時脈計數器1151提供(亦即，產生)第一計數器輸出1153，且第二時脈計數器1152提供(亦即，產生)第二計數器輸出1154。舉例而言，第一計數器輸出1153與第一頻率成比例，且第二計數器輸出1154與第二頻率成比例。亦即，第一計數器輸出1153可量測第一頻率，且第二計數器輸出1154可量測第二頻率。
在一個實例中，第一計數器輸出1153及第二計數器輸出1154充當至減法器1155之輸入。減法器1155提供減法器輸出1156。在一個實例中，減法器輸出1156為第一計數器輸出1153與第二計數器輸出1154之間的差。亦即，減法器輸出1156可量測第一頻率與第二頻率之間的頻率差。
在一個實例中，減法器輸出1156可藉由ADC碼(例如，ADC數位輸出)。舉例而言，開關變體自適應追蹤電路1100可使用經校準參考輸入執行追蹤。在一個實例中，可藉由使用耦接至負載電流Iload 1161之參考開關電阻器Rswitch 1160產生經校準參考輸入。參考開關電阻器Rswitch 1160可在第一端子1163處具有第一電壓vh 1163，且在第二端子1164處具有第二電壓vl 1164。在一個實例中，第一端子1163連接至第一輸入電阻器Rin1 1115，且第二端子1164連接至第二輸入電阻器Rin2 1116。
在一個實例中，等於第一電流輸出1121(例如，i_fast)與第二電流輸出1122(例如，i_slow)之間的差的差分電流△I(圖中未示)藉由以下等式涉及其他參數：△I=i_fast-i_slow=(Vop-Vom)/Rv2i=[(vh-vl)/Rv2i](Rf/Rin)=[(IloadRswitch)/Rin](Rf/Rv2i)
在一個實例中，Rin1=Rin2=Rin且Rf1=Rf2=Rf。
在一個實例中，第一輸入電阻器Rin1及第二輸入Rin2皆等於共同輸入電阻器Rin。在一個實例中，第一反饋電阻器Rf1及第二反饋電阻器Rf2皆等於共同反饋電阻器Rf。在一個實例中，共同輸入電阻器Rin與參考開關電阻器Rswitch為相同類型，從而PVT變化可一起追蹤。在一個實例中，反饋電阻器Rf與轉換器輸入電阻器Rv2i為相同類型，從而其PVT變化可一起追蹤。在一個實例中，差分電流△I僅僅依賴於負載電流Iload 1161。因此，差分電流△I為負載電流Iload 1161之直接量測。
圖12說明用於基於電壓之電流感測的實例架構1200。在一個實例中，架構1200使用差分電路架構。差分電路架構對其輸入的差起反應，且不對其輸入的共同模式起反應。在一個實例中，架構1200包括基於電壓之電流感測器1205。基於電壓之電流感測器1205可包括被發送至輸入放大器1210之第一輸入1211及第二輸入1212，該輸入放大器具有兩個放大器輸出，加輸出Vop 1217及減輸出Vom 1218。在一個實例中，第一輸入1211為電壓輸入(亦稱為，第一電壓輸入)，且第二輸入1212為電壓輸入(亦稱為，第二電壓輸入)。
在一個實例中，第一輸入1211連接至第一共同模式電晶體 1213及第一感測電晶體1215。在一個實例中，第二輸入1212連接至第二共同模式電晶體1214及第二感測電晶體1216。舉例而言，第一感測電晶體1215具有第一感測輸入電壓vh，且第二感測電晶體1216具有第二感測輸入電壓vl。在一個實例中，第一共同模式電晶體1213及第一感測電晶體1215共用單個共同節點。在一個實例中，第二共同模式電晶體1214及第二感測電晶體1216共用單個共同節點。在一個實例中，第一共同模式電晶體1213與第一感測電晶體1215之間共用的單個共同節點(亦稱為單個第一共同節點)為不同於第二共同模式電晶體1214與第二感測電晶體1216之間共用的單個共同節點(亦稱為單個第二共同節點)的共同節點。
在一個實例中，加輸出Vop 1217及減輸出Vom 1218充當至電壓至電流轉換器1220之兩個輸入，該電壓至電流轉換器具有兩個電流輸出，第一電流輸出1221及第二電流輸出1222。在一個實例中，第一電流輸出1221(例如，i_fast)與加輸出Vop 1217成比例，且第二電流輸出1222(例如，i_slow)與減輸出Vom 1218成比例。
在一個實例中，第一電流輸出1221充當至第一振盪器1230之輸入，且第二電流輸出1222充當至第二振盪器1240之輸入。在一個實例中，第一振盪器1230產生(亦即，產生)第一振盪器波形1231(例如，Fast_clock)，且第二振盪器1240產生(亦即，產生)第二振盪器波形1241(例如，Slow_clock)。在一個實例中，第一振盪器波形1231具有第一頻率(亦稱為第一振盪器波形頻率)，且第二振盪器波形1241具有第二頻率(亦稱為，第二振盪器波形頻率)。在一個實例中，第一頻率(亦稱為第一振盪器波形頻率)取決於第一電流輸出1221，例如，第一頻率(亦稱為第一振盪器波形頻率)可與第一電流輸出1221之第一頻率量測成比例。在一個實例 中，第二頻率(亦稱為第二振盪器波形頻率)取決於第二電流輸出1222，例如，第二頻率(亦稱為第二振盪器波形頻率)可與第二電流輸出1222之第二頻率量測成比例。在一個實例中，第一頻率可與第一輸入1211之頻率(亦稱為第一輸入頻率)成比例，且第二頻率可與第二輸入1212之頻率(亦稱為第二輸入頻率)成比例。
在一個實例中，第一振盪器波形1231具有與第一電流輸出1221之第一電流量測值成比例的第一振盪器波形頻率，且第二振盪器波形1242具有與第二電流輸出1222之第二電流量測值成比例的第二振盪器波形頻率。在一個實例中，第一振盪器波形1231具有與第一輸入1211(亦稱為第一電壓輸入)之第一電壓量測成比例的第一振盪器波形頻率，且第二振盪器波形1241具有與第二輸入1212(亦稱為第二電壓輸入)之第二電壓量測成比例的第二振盪器波形頻率。
在一個實例中，第一振盪器波形1231及第二振盪器波形1241充當至校準模組1250之兩個輸入。如圖6中所說明，校準模組1250可提供(亦即，產生)粗略偏移1219(例如，類比偏移校準)。在一個實例中，可將粗略偏移1219發送至輸入放大器1210。如圖7中所說明，校準模組1250可提供精細偏移(例如，數位偏移校準)。在一個實例中，可將精細偏移發送至類比至數位轉換器(ADC)(圖中未示)。在一個實例中，ADC位於校準模組1250內。在另一實例中，ADC位於校準模組1250外部。如圖8中所說明，校準模組1250可提供(亦即，產生)頻率偏移1223(例如，環形振盪器校準)。在一個實例中，可將頻率偏移1223發送至電壓至電流轉換器1220。校準模組1250可提供感測器轉移函數，如圖9中所說明。在一個實例中，可將感測器轉移函數發送至ADC。
校準模組1250可具有數位輸出1258(例如ADC碼)。在一個實例中，數位輸出1258為N位元碼。舉例而言，數位輸出1258可量測第一頻率與第二頻率之間的頻率差。在一個實例中，數位輸出1258可量測第一感測輸入電壓vh與第二感測輸入電壓vl之間的差。在一個實例中，數位輸出1258可量測負載電流(例如，圖2中所示之Iload 230)。
在一個實例中，用於基於電壓之電流感測的架構1200可歸因於差分電路架構感測極小電壓。舉例而言，用於基於電壓之電流感測的架構1200可執行以下校正中之一或多者：●頻率偏移校準--在共同模式組態中設定振盪器頻率；●粗略校準--減少類比電路偏移；●精細校準--減少數位電路偏移；及/或●感測器傳送校準--將ADC碼映射至負載電流。
在一個實例中，基於電壓之電流感測器1200可追蹤製程、電壓、溫度(PVT)上的電阻變化以改良電流感測器精細性。
圖13說明用於基於電壓之電流感測的實例流程圖1300。在區塊1310中，執行基於電壓之電流感測器之粗略校準以判定基於電壓之電流感測器的粗略偏移。在一個實例中，將第一頻率比較用於執行粗略校準。在一個實例中，第一頻率比較係介於共同模式中的兩個振盪器波形之頻率之間。在一個實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1310中之步驟：使用粗略偏移之校準模組及輸入放大器。在另一實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1310中之步驟：與粗略偏移結合之校準模組，及基於電壓之電流感測器，該基於電壓 之電流感測器可利用其組件之一或多者，諸如輸入放大器、電壓至電流轉換器、第一振盪器及第二振盪器。
在區塊1320中，執行基於電壓之電流感測器之精細校準以判定基於電壓之電流感測器的精細偏移。在一個實例中，將第二頻率比較用於執行精細校準。在一個實例中，第二頻率比較係介於共同模式中的兩個振盪器波形之頻率之間。在一個實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1320中之步驟：校準模組及類比至數位轉換器(ADC)。
在區塊1330中，執行基於電壓之電流感測器之頻率校準以判定基於電壓之電流感測器的頻率偏移。在一個實例中，將第三頻率比較用於執行頻率校準。在一個實例中，第三頻率比較係介於振盪器波形之頻率與經校準頻率參考之間。在一個實例中，經校準頻率參考相比振盪器波形之頻率具有較低頻率不準確性及較低頻率不穩定度。在一個實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1330中之步驟：與頻率偏移結合之校準模組及電壓至電流轉換器。在另一實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1330中之步驟：與頻率偏移結合之校準模組，及基於電壓之電流感測器，該基於電壓之電流感測器可利用其組件之一或多者，諸如輸入放大器、電壓至電流轉換器、第一振盪器及第二振盪器。
在區塊1340中，使用粗略偏移及精細偏移執行基於電壓之電流感測器之轉移函數校準以判定感測器轉移函數。在一個實例中，將第四頻率比較用於執行轉移函數校準。在一個實例中，感測器轉移函數為自 負載電流至ADC碼之映射(例如，ADC碼對負載電流)。在一個實例中，藉由亦使用基於電壓之電流感測器之頻率偏移來判定感測器轉移函數。在一個實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1340中之步驟：與耦接至負載電流的基於參考電壓之電流感測器(例如，全局分佈之磁頭開關(GDHS))結合的校準模組，及類比至數位轉換器(ADC)。在另一實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1340中之步驟：與耦接至負載電流的基於參考電壓之電流感測器(例如，全局分佈之磁頭開關(GDHS))結合的校準模組、類比至數位轉換器(ADC)，及基於電壓之電流感測器，該基於電壓之電流感測器可利用其組件之一或多者，諸如輸入放大器、電壓至電流轉換器、第一振盪器及第二振盪器。
在區塊1350中，藉由應用感測器轉移函數來量測負載電流。在一個實例中，藉由使用感測器轉移函數將ADC碼映射至負載電流，來量測負載電流。在一個實例中，量測負載電流包括校正粗略偏移及校正精細偏移。在一個實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1350中之步驟：校準模組、類比至數位轉換器(ADC)，及基於電壓之電流感測器，該基於電壓之電流感測器可利用其組件之一或多者，諸如輸入放大器、電壓至電流轉換器、第一振盪器及第二振盪器。
在另一實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1350中之步驟：校準模組、類比至數位轉換器(ADC)及基於電壓之電流感測器，該基於電壓之電流感測器可利用其組件之一或多者，諸如輸入放大器、電壓至電流轉換 器、第一振盪器及第二振盪器，及連接至基於電壓之電流感測器之第一輸入的第一感測電晶體，及連接至基於電壓之電流感測器之第二輸入的第二感測電晶體。
在另一實例中，可(例如)由圖6至圖9及圖11至圖12中所示的以下組件中之一或多者以組合形式執行區塊1350中之步驟：校準模組、類比至數位轉換器(ADC)及基於電壓之電流感測器，，該基於電壓之電流感測器可利用其組件之一或多者，諸如輸入放大器、電壓至電流轉換器、第一振盪器及第二振盪器，及連接至基於電壓之電流感測器之第一輸入的第一感測電晶體及第一共同模式電晶體，及連接至基於電壓之電流感測器之第二輸入的第二感測電晶體及第二共同模式電晶體。
在一個態樣中，可藉由可包括硬體、軟體、韌體等等之一或多個處理器執行圖13中的用於提供基於電壓之電流感測的步驟中之一或多者。在一個態樣中，可藉由一或多個處理器來執行圖13中之步驟中之一或多者，該等一或多個處理器可包括硬體、軟體、韌體等。可(例如)使用一或多個處理器執行進行圖13之流程圖中之步驟所需的軟體或韌體。軟體應廣泛地解釋為意謂指令、指令集、碼、碼段、程式碼、程式、子程式、軟體模組、應用程式、軟體應用程式、軟體套件、常式、次常式、目標、可執行文件、執行線緒、程序、功能等，而不管其被稱作軟體、韌體、中間軟體、微碼、硬體描述語言或其他者。軟體可駐留於電腦可讀儲存媒體上。電腦可讀媒體可為非暫時性電腦可讀媒體。藉助於實例，非暫時性電腦可讀媒體包括磁性儲存裝置(例如，硬碟、軟碟、磁條)、光盤(例如，緊密光碟(CD)或數位多功能光碟(DVD))、智慧卡、快閃記憶體裝置(例如，卡、棒或隨身碟)、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可 程式化ROM(PROM)、可抹除PROM(EPROM)、電可抹除PROM(EEPROM)、暫存器、可移除式磁碟，及用於儲存可藉由電腦存取及讀取之軟體及/或指令的任何其他合適之媒體。借助於實例，電腦可讀媒體亦可包括載波、傳輸線，及用於傳輸可藉由電腦存取及讀取的軟體及/或指令的任何其他合適之媒體。電腦可讀媒體可駐存於處理系統中、處理系統外部，或分佈跨越包括處理系統之多個實體。電腦可讀媒體可實施於電腦程式產品中。藉助於實例，電腦程式產品可將電腦可讀媒體包括於封裝材料中。電腦可讀媒體可包括用於執行基於電壓之電流感測的軟體或韌體。熟習此項技術者將認識到取決於特定應用及強加於整個系統上的總設計約束而最佳地實施呈現在整個本發明中之所描述功能性的方式。
包括於處理器中之任何電路系統僅僅經提供為一實例，且用於實施所描述功能之其他構件可包括於本發明之各個態樣內，包括(但不限於)儲存於電腦可讀媒體中之指令，或本文中所描述的且利用(例如)本文中關於實例流程圖所描述之程序及/或演算法的任何其他合適的設備或構件。
在本發明內，字組「例示性」被用以意謂「充當實例、例子或說明」。在本文中描述為「例示性」之任何實施例或態樣未必被視為相比於本發明之其他態樣較佳或有利。同樣，術語「態樣」不要求本發明之所有態樣皆包括所論述之特徵、益處或操作模式。術語「耦接」本文中用以指代在兩個物件之間的直接耦接或間接耦接。舉例而言，若物件A實體地接觸物件B，且物件B接觸物件C，則物件A及C仍可被視為耦接至彼此，即使其等並不直接相互實體地接觸亦如此。舉例而言，第一晶粒可耦接至封裝中之第二晶粒，即使第一晶粒決不直接實體地與第二晶粒接觸亦 如此。術語「電路」及「電路系統(circuitry)」被廣泛地使用，且意欲包括電子裝置及導體之硬體實施以及資訊及指令之軟體實施兩者，該等硬體實施在經連接且組態時實現本發明中所描述之功能的效能，但不關於電子電路之類型而予以限制，該等軟體實施在由處理器執行時實現本發明中所描述之功能的效能。
圖中所說明之組件、步驟、特徵及/或功能中之一或多者可被重新配置及/或組合成單個組件、步驟、特徵或功能，或實施於若干組件、步驟或功能中。在不脫離本文中所揭示之新穎特徵的情況下，亦可添加額外元件、組件、步驟及/或功能。諸圖中所說明之設備、裝置及/或組件可經組態以執行本文中所描述之方法、特徵或步驟中之一或多者。本文中所描述之新穎演算法亦可有效率地實施於軟體中及/或嵌入於硬體中。
應理解，所揭示方法中的步驟的特定次序或層級為對例示性過程的說明。基於設計偏好，應理解，可重新配置方法中之步驟的特定次序或層級。隨附方法主張樣本次序中本元件之各種步驟，且不意圖限制所呈現之特定次序或層級，除非在本文中明確陳述。
提供先前描述以使任何熟習此項技術者能夠實踐本文中所描述之各種態樣。對此等態樣之各種修改對於熟習此項技術者而言將為顯而易見的，且本文中定義之一般原理可應用於其他態樣。因此，申請專利範圍不意欲限於本文中所展示之態樣，而是應符合與申請專利範圍之語言一致的完整範疇，其中參考呈單數形式的元件不意欲意味著「一個且僅一個」(除非明確地如此陳述)，而是相反地為「一或多個」。除非另外特定地陳述，否則術語「一些」指代一或多個。指代項目清單「中之至少一者」的片語指代彼等項目之任何組合，包括單個成員。作為實例，「以下 各者中之至少一者：a、b或c」意欲涵蓋：a；b；c；a及b；a及c；b及c；以及a、b及c。一般熟習此項技術者已知或稍後將知曉的貫穿本發明所描述之各種態樣之要素的所有結構及功能等效物以引用的方式明確地併入本文中，且意欲由申請專利範圍涵蓋。此外，本文中所揭示之任何內容均不意欲專用於公眾，無論申請專利範圍中是否明確敍述此揭示內容。所主張的元件不應被解釋為依據35 U.S.C.§112第六段的規定，除非元件係明確地使用片語「用於...的構件」來敍述，或在方法技術方案的情況下，元件係使用片語「用於...的步驟」來敍述。
200:基於電壓之電流感測器電路
210:頂部塊列
211:功率電晶體
211a:第一端子
211b:第二端子
211c:第三端子
212:取樣電晶體
212a:第一端子
212b:第二端子
212c:第三端子
220:底部塊列
221:功率電晶體
222:取樣電晶體
230:負載電流Iload
235:外部電壓柵極
237:經取樣電流求和線路
238:源極電壓vdd
239:供電電流求和線路
240:電路負載
245:基於電壓之電流感測器
250:感測放大器
251:第一感測放大器輸入電壓Vh
252:第二感測放大器輸入電壓Vl
253:第一感測放大器輸出電壓Vop
254:第二感測放大器輸出電壓Vom
260:電壓至電流轉換器
261:電流轉換器輸出電流i_fast
262:電流轉換器輸出電流i_slow
270:頻率至碼轉換器
271:第一振盪器
272:第二振盪器
273:第一計數器
274:第二計數器
275:減法器
276:差頻率值
290:全局分佈之磁頭開關(GDHS)功率閘控塊
Vh:第一電壓
Vl:第二電壓
Vom:第二感測放大器輸出電壓
Vop:第一感測放大器輸出電壓

Claims (8)

  1. 一種用於實施基於電壓之電流感測的方法，該方法包含：執行一基於電壓之電流感測器之一粗略校準以判定一粗略偏移；執行該基於電壓之電流感測器的一精細校準以判定一精細偏移；使用該粗略偏移及該精細偏移執行該基於電壓之電流感測器的一轉移函數校準以判定一感測器轉移函數；藉由應用該感測器轉移函數量測一負載電流；及執行該基於電壓之電流感測器的一頻率校準以判定一頻率偏移，其中該執行該粗略校準包含在一共同模式中將一電壓至電流轉換之一第一電流與一第二電流進行比較、並將一第一振盪器波形之一第一頻率與一第二振盪器波形之一第二頻率進行比較，該共同模式具有被設定成一共同輸入的該基於電壓之電流感測器之一第一輸入及一第二輸入，且其中該第一振盪器波形及該第二振盪器波形為該基於電壓之電流感測器的輸出。
  2. 如請求項1之方法，其中該執行該轉移函數校準亦使用該頻率偏移判定該感測器轉移函數。
  3. 如請求項1之方法，其中該量測該負載電流使用該感測器轉移函數將一類比至數位轉換器(ADC)碼映射至該負載電流，其中該ADC碼為該基於電壓之電流感測器的一輸出。
  4. 如請求項1之方法，其中該執行該頻率校準包含將一振盪器波形之一頻率與一經校準頻率參考進行比較，且其中該經校準頻率參考相比於該振盪器波形之該頻率具有一較低頻率不準確性及一較低頻率不穩定度，且其中該振盪器波形為該基於電壓之電流感測器的一輸出。
  5. 如請求項1之方法，其中該執行該精細校準包含在一共同模式中將一第三振盪器波形之一第三頻率與一第四振盪器波形之一第四頻率進行比較，其中該第三振盪器波形及該第四振盪器波形為該基於電壓之電流感測器的輸出。
  6. 如請求項5之方法，其中該第一頻率不同於該第三頻率，且該第二頻率不同於該第四頻率。
  7. 如請求項5之方法，其中該第一振盪器波形不同於該第三振盪器波形，且該第二振盪器波形不同於該第四振盪器波形。
  8. 一種儲存可在一裝置上操作的電腦可執行碼之電腦可讀媒體，該裝置包含至少一個處理器及耦接至該至少一個處理器的至少一個記憶體，其中該至少一個處理器經組態以實施基於電壓之電流感測，該電腦可執行碼包含：用於使得一電腦執行一基於電壓之電流感測器之一粗略校準以判定一粗略偏移的指令；用於使得該電腦執行該基於電壓之電流感測器之一精細校準以判定 一精細偏移的指令；用於使得該電腦執行該基於電壓之電流感測器之一頻率校準以判定一頻率偏移的指令；用於使得該電腦使用該粗略偏移、該精細偏移及該頻率偏移執行該基於電壓之電流感測器之一轉移函數校準以判定一感測器轉移函數的指令；用於使得該電腦藉由應用該感測器轉移函數量測一負載電流的指令；及用於使得該電腦執行該基於電壓之電流感測器的一頻率校準以判定一頻率偏移的指令，其中用於使得該電腦執行該粗略校準的該指令包含用於使得該電腦在一共同模式中將一電壓至電流轉換之一第一電流與一第二電流進行比較、及用於使得該電腦將一第一振盪器波形之一第一頻率與一第二振盪器波形之一第二頻率進行比較的指令，該共同模式具有被設定成一共同輸入的該基於電壓之電流感測器之一第一輸入及一第二輸入，且其中該第一振盪器波形及該第二振盪器波形為該基於電壓之電流感測器的輸出。
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