[發(fā)明專利]一種減小數(shù)字域?qū)Ω呔華DC干擾的低成本低功耗供電方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810241294.5
• 申請(qǐng)日: 2018-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN108646834A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李弦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 芯?？萍迹ㄉ钲冢┕煞萦邢薰?/a>
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56;G01D3/028;G06F1/26
• 代理公司: 深圳市凱達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 44256
• 代理人: 劉大彎

本發(fā)明公開了一種減小數(shù)字域?qū)Ω呔華DC干擾的低成本低功耗供電方法，其特征在于該方法在數(shù)字電路上接有LDO模塊，當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)入休眠模式時(shí)，數(shù)字電路通過休眠模式指令將LDO關(guān)斷，LDO模塊不再有功耗。本發(fā)明通過LDO模塊，當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)入休眠模式時(shí)，數(shù)字電路通過休眠模式指令將LDO關(guān)斷，LDO模塊不再有功耗，其驅(qū)動(dòng)管的柵極電壓VPS也被休眠指令拉低，從而將驅(qū)動(dòng)管開啟，保持了對(duì)數(shù)字電路的供電。當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)到正常模式時(shí)，數(shù)字電路通過退出休眠模式指令開啟LDO，VLDO電壓被穩(wěn)定住，數(shù)字電路的干擾不會(huì)隨電源變化，ADC讀數(shù)不隨電源變化，由此避免數(shù)字電路的干擾，同時(shí)也能夠降低LDO的功耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及減小數(shù)字域?qū)Ω呔華DC干擾的供電方法。

背景技術(shù)

使用ADC(analog digital convertor)電路測(cè)量一個(gè)電壓信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞到CPU或MCU處理是電子領(lǐng)域最常見和基礎(chǔ)的功能之一?；谶@一架構(gòu)的印制電路板產(chǎn)品或芯片分布在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，包括：傳感器信號(hào)檢測(cè)、工業(yè)測(cè)量、人體電信號(hào)檢測(cè)、電池管理、通信等。

由于ADC的作用是將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，印制電路板上或芯片中不可避免的同時(shí)存在高精度模擬電路和數(shù)字電路。模擬電路中的模擬信號(hào)通常擺幅小、邊沿緩、易受干擾；數(shù)字電路中的數(shù)字信號(hào)通常擺幅大、邊沿陡、健壯，會(huì)對(duì)電源線和地線注入高頻的干擾信號(hào)。如果不細(xì)致的處理模擬電路和數(shù)字電路在印制電路板或芯片版圖中的布局問題，數(shù)字干擾信號(hào)會(huì)影響模擬電路的正常工作，降低其精度。這一問題在高精度ADC檢測(cè)電路更為嚴(yán)重。

減小數(shù)字電路對(duì)模擬電路的完整解決方法需要考慮多個(gè)因素，例如拉大數(shù)字電路到模擬電路的間距、增加模擬電路外圍的保護(hù)環(huán)、數(shù)字電路中避免邊沿過于陡峭的信號(hào)等。

如專利申請(qǐng)201310011831.4公開了一種供電監(jiān)控系統(tǒng)和方法，該供電監(jiān)控系統(tǒng)包括：LDO；用于采集所述LDO輸出的電流并轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)的采集電路；與采集電路連接，用于對(duì)將模擬電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號(hào)的ADC；與所述ADC連接，用于接收ADC轉(zhuǎn)換后數(shù)字電壓信號(hào)，將接收到的數(shù)字電壓信號(hào)與自身內(nèi)存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)電壓閥值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制LDO工作狀態(tài)的控制芯片。通過本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓╇姳O(jiān)控系統(tǒng)控制芯片可以直接使用軟件編程方式簡(jiǎn)便的更改預(yù)設(shè)電壓閾值，便于對(duì)供電監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)整，以使同一個(gè)供電監(jiān)控系統(tǒng)便于監(jiān)控不同子板。

然而，該專利申請(qǐng)是將供電監(jiān)控系統(tǒng)中控制芯片將接收到的數(shù)字電壓信號(hào)與預(yù)留閥值電壓比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制LDO的工作狀態(tài)，并不能能夠有效地降低功耗。

現(xiàn)有的使用ADC檢測(cè)模擬電壓信號(hào)的示意圖如圖1所示。模擬電壓信號(hào)被ADC電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)被數(shù)字電路，例如CPU或MCU，處理后輸出到下一級(jí)系統(tǒng)。從該示意圖可以看出，系統(tǒng)中不可避免的同時(shí)存在模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對(duì)于高精度ADC的檢測(cè)電路來說，必須細(xì)致的處理模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的隔離，或者說模擬電路避免受到數(shù)字電路干擾的問題。

數(shù)字電路的信號(hào)通常是軌到軌擺幅，即從電源到地的滿擺幅。當(dāng)電源電壓發(fā)生變化時(shí)，數(shù)字信號(hào)擺幅也隨之變化。這樣的結(jié)果是，當(dāng)電池等非恒壓供電設(shè)備作為系統(tǒng)電源時(shí)，隨著電池電量的衰減，電壓降低，數(shù)字干擾信號(hào)也隨之變化，ADC受到的干擾不同，其轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，也就是ADC的讀數(shù)也將變化。這種現(xiàn)象在電池供電的高精度測(cè)量場(chǎng)景中尤為顯著。

比較簡(jiǎn)單的解決方法就是在整個(gè)系統(tǒng)或者單獨(dú)在數(shù)字電路上增加穩(wěn)壓電路，例如一個(gè)LDO(Low dropout)。這一方案可以使得數(shù)字電路的電源不變化，解決了ADC讀數(shù)隨電源變化的問題。但是，在很多應(yīng)用領(lǐng)域，要求系統(tǒng)在休眠狀態(tài)下的功耗越低越好，通常小于1uA。額外的LDO電路一般會(huì)有幾十uA的功耗，不能滿足系統(tǒng)的功耗要求。可以選用功耗極低的LDO解決此問題，但是價(jià)格將非常昂貴。