描述了具有相对于电源变化动态地适应例如锁相环（PLL）的时钟发生器的集成电路（IC）。该装置包括：电压下降检测器，其与电源节点耦合，所述电压下降检测器产生表示电源节点上的电压下降的数字代码字；以及PLL，其包括与所述电源节点耦合的环形振荡器，所述环形振荡器产生输出时钟信号，所述环形振荡器能操作以根据数字代码字来调节输出时钟信号的频率。
【技术实现步骤摘要】
相对于电源变化动态地适应时钟发生器的装置
技术介绍
可通过锁相环(PLL)来产生时钟信号。时钟信号可分布遍及处理器中以便于处理器的操作。例如，位于处理器芯片上不同点处的状态元件(例如，触发器、锁存器等)可以通过依照时钟信号操作而同步运行。当出现大的、突然的电流需求时，提供给状态元件的芯片上电压供给会“下降”(例如，在几纳秒内)，而PLL继续以固定频率产生时钟信号。值得注意的是，其它的电压下降事件会持续得甚至更长。为确保处理器在这些下降事件期间运行，即使在正常操作期间(例如，当无电压下降时)也可以为状态元件提供高的电压裕度。也就是说，将处理器设计成同时以最高指定频率和最低潜在电压工作。由于功率对电压具有二次相依性，在正常操作期间会浪费大量的电力来确保在不频繁的电压下降期间的可运行性。而且，随着处理器速度和集成度提高，所需的电力量会变成限制因素。例如，设计和冷却消耗大量电力的处理器的成本会变得无法实施。现有的模拟PLL实现自适应频率缩放(AFS)来补偿电源电压下降和过冲(overshoot)ο美国专利6，922，111描述了一种这样的AFS技术。AFS技术的当前模拟实现方式通过数字电源的电阻耦合来直接调制VCO供给。当前模拟实现方式不能以较低电压和较低频率充分地利用AFS技术的全部益处。【附图说明】通过下面给出的详细说明且通过本公开的各个实施例的附图，将更加全面地理解本公开的实施例，然而，这些实施例不应视为将本公开限制为具体的实施例，而是仅用于解释和理解。图1是根据本公开的一个实施例的具有用于时钟发生器的下降检测器的处理器的高级体系结构。图2是根据本公开的一个实施例的下降检测器。图3是示出根据本公开的一个实施例的下降检测器的电路，该下降检测器自适应地缩放模拟锁相环(PLL)的频率输出并且动态地管理由于频率变化引起的相位误差累积。图4是根据本公开的一个实施例的使用下降检测器的输出来调节PLL环特性的电荷泵的高级体系结构。图5是根据本公开的一个实施例的使用下降检测器的输出来缩放PLL的频率的电压受控型振荡器(VCO)的高级电路。图6是根据本公开的一个实施例的使用下降检测器的输出来缩放VCO单元的延迟的VCO单元的电路。图7A是根据本公开的一个实施例的具有下降检测器的电路，该下降检测器自适应地缩放数字PLL (DPLL)的频率输出且动态地管理由于频率变化引起的相位误差累积。图7B是根据本公开的一个实施例的具有下降检测器的数字滤波器720 (例如，704)，该下降检测器动态地管理由于DPLL700的频率变化引起的相位误差累积。图8是根据本公开的一个实施例的使用下降检测器的输出来缩放DPLL的频率的数字受控型振荡器(DCO)的高级电路。图9是根据本公开的一个实施例的使用下降检测器的输出来缩放DCO单元的延迟的DCO单元的电路。图10是根据本公开的一个实施例的具有下降检测器的智能设备或计算机系统或SOC (片上系统)，该下降检测器缩放由时钟发生器产生的信号的频率。【具体实施方式】实施例描述了一种装置，该装置允许利用下降检测器来进行时钟发生器(例如，PLL)的自适应频率缩放。在一个实施例中，下降检测器的输出是数字信号，该数字信号能够用于模拟和/或数字PLL所产生的时钟信号的自适应频率缩放。在一个实施例中，下降检测器的输出是长度与下降量化成比例的数字代码字。在一个实施例中，数字代码字是温度计代码。在一个实施例中，温度计代码应用于PLL的振荡器以调节振荡器元件(也称为延迟元件)的延迟特性，这允许在振荡器的输出处进行更快的频率调节。在一个实施例中，温度计代码还应用于PLL的电荷泵以调节PLL环特性，使得PLL尽可能快地从电压下降或过冲中恢复。在一个实施例中，温度计代码由可编程滤波器接收(例如，如在数字PLL的情况下)以调节滤波器系数，实际上调节PLL环动力学特性，从而以动态方式响应于累积的相位误差。在一个实施例中，温度计代码由可编程电荷泵接收(例如，如在模拟PLL的情况下)以调节电荷泵的电流强度，实际上调节PLL环动态特性，从而以动态方式响应于累积的相位误差。 在下面的说明中，讨论了多种细节以便提供对本公开的实施例的更详尽的说明。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不具有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。在其它实例中，为了避免混淆本公开的实施例，公知的结构和设备以框图形式示出，而没有详细地示出。值得注意的是，在实施例的对应附图中，信号由线条表示。一些线条可能较粗，来表示更多构成信号路径，和/或在一端或多端具有箭头，以表示主要信息流向。这些表示不意在限制。相反，线条结合一个或多个示例性实施例使用以便于更容易理解电路或逻辑单元。根据设计需要或偏好而规定的任何表示信号可实际上包含沿任一方向行进的一个或多个信号并且可通过任何适合类型的信号方案来实施。在通篇说明书以及在权利要求中，术语“连接”是指所连接的事物之间的直接电连接，而无任何中间设备。术语“耦合”是指所连接的事物之间的直接电连接或者通过一个或多个无源或有源中间设备的间接连接。术语“电路”是指被布置成彼此配合以提供期望功能的一个或多个无源和/或有源部件。术语“信号”是指至少一个电流信号、电压信号或数据/时钟信号。“一U)”、“一(an)”和“所述”的含义包括多个指代物。“在…中”的含义包括“在…中”以及“在…上”。术语“缩放”通常是指将设计(原理和布局)从一种处理技术转换成另一种处理技术。术语“缩放”通常还指代在同一技术节点内的布局和设备小型化。术语“缩放”还可以指代信号频率相对于另一参数(例如电源电平)的调节(例如，放缓)。术语“基本上”、“接近”、“近似”、“靠近”和“大约”通常是指在目标值的+/-20%之内。除非特别指出，否则表示顺序的形容词“第一”、“第二”和“第三”等的使用是为了描述共同的对象，仅表示正提到的类似对象的不同实例，并且不意在暗指如此描述的对象必须是按时间上的、空间上的既定次序、排序地或任何其它方式。为了实施例的目的，晶体管是金属氧化物半导体(MOS)晶体管，其包括漏极端子、源极端子、栅极端子和本体端子(bulk terminal)。晶体管还包括三栅极型(Tr1-Gate)和鳍式(FinFet)晶体管、栅极全包围柱形晶体管或类似于碳纳米管或自旋电子器件的其它实现晶体管功能的器件。源极端子和漏极端子可以是相同的端子并且在本文中互换使用。本领域技术人员将理解，可以使用其它晶体管，例如双极结型晶体管，即BJT PNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等，而不偏离本公开的范围。术语“丽”表示η型晶体管(例如，NMOS、NPN BJT等)，并且术语“ΜΡ”表示P型晶体管(例如，PMOS, PNP BJT等)。图1是根据本公开的一个实施例的具有用于时钟发生器的下降检测器的处理器100的高级体系结构。在一个实施例中，高级体系结构包括电压供给下降检测器101和时钟发生器102。在一个实施例中，电压供给下降检测器101接收电源(Vcc)并且产生数字代码字103，所述电源也供给到时钟发生器102，数字代码字103表示Vcc (B卩，电源节点上的电源)。在一个实施例中，数字代码字103是温度计代码字，其是Vcc上的任何下降或过冲的单调表本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能够动态地适应电源变化的集成电路（IC），所述IC包括：电压下降检测器，其与电源节点耦合，所述电压下降检测器产生表示所述电源节点上的电压下降的数字代码字；以及锁相环（PLL），其包括与所述电源节点耦合的环形振荡器，所述环形振荡器产生输出时钟信号，所述环形振荡器能操作以根据所述数字代码字来调节所述输出时钟信号的频率。
【技术特征摘要】
2013.03.07 US 13/789,2411.一种能够动态地适应电源变化的集成电路(1C)，所述IC包括: 电压下降检测器，其与电源节点耦合，所述电压下降检测器产生表示所述电源节点上的电压下降的数字代码字；以及 锁相环(PLL)，其包括与所述电源节点耦合的环形振荡器，所述环形振荡器产生输出时钟信号，所述环形振荡器能操作以根据所述数字代码字来调节所述输出时钟信号的频率。2.如权利要求1所述的1C，其中所述PLL包括电荷泵，所述电荷泵能操作以接收所述数字代码字。3.如权利要求2所述的1C，其中所述电荷泵包括多个晶体管，其中一些晶体管能够由所述数字代码字控制以调节所述电荷泵的输出的电流强度。4.如权利要求1所述的1C，其中所述PLL包括数字滤波器，所述数字滤波器能操作以接收所述数字代码字。5.如权利要求4所述的1C，其中所述数字滤波器的特征在于系数，其中一些系数由所述数字代码字来调节。6.如权利要求1所述的1C，其中所述环形振荡器是电压受控型振荡器(VCO)。7.如权利要求6所述的1C，其中所述VCO包括多个延迟单元，每个所述延迟单元都包括接收所述数字代码字的晶体管。8.如权利要求1所述的 1C，其中所述环形振荡器是数字受控型振荡器(DC0)。9.如权利要求9所述的1C，其中所述DCO包括多个延迟单元，每个所述延迟单元都包括接收所述数字代码字的晶体管。10.如权利要求1所述的1C，其中所述电压下降检测器包括模拟数字转换器(ADC)。11.一种能够动态地适应电源变化的装置，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·阿卜杜勒莫努姆，N·A·库尔德，A·M·卢特菲，M·O·阿卜杜勒迈吉德，M·A·阿卜杜勒萨拉姆，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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