[發(fā)明專利]用于計(jì)量系統(tǒng)的參考電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110659141.4
• 申請(qǐng)日: 2017-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN113358999A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·J·弗里奇曼;J·薩沃杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘋果公司
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26;G01K7/20;G01K15/00;G01K17/00;G01R19/00
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 鄒丹

本發(fā)明公開了用于計(jì)量系統(tǒng)的參考電路。在一個(gè)實(shí)施方案中，該電路包括參考傳感器，該參考傳感器具有與整個(gè)IC中的多個(gè)傳感器相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征。參考傳感器和IC上的傳感器均可用于執(zhí)行電壓和溫度測(cè)量。參考傳感器可接收來自精密電壓源的電壓，并且也可用作傳感器以為校準(zhǔn)其他傳感器提供依據(jù)。此后，可將從其他傳感器獲得的溫度讀數(shù)與由參考傳感器獲得的讀數(shù)相關(guān)聯(lián)以提高準(zhǔn)確性。參考中心電路還包括模擬過程監(jiān)測(cè)電路，該模擬過程監(jiān)測(cè)電路可耦接到在IC上實(shí)現(xiàn)的晶體管中的一些(如果不是全部)晶體管。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01780005894.5、申請(qǐng)日為2017年1月4日、發(fā)明名稱為“用于計(jì)量系統(tǒng)的參考電路”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及集成電路，并且更具體地涉及用于計(jì)量系統(tǒng)的參考電路，該參考電路用于在集成電路的操作期間監(jiān)測(cè)參數(shù)諸如溫度和電壓。

背景技術(shù)

集成電路(IC)上的晶體管數(shù)量隨著特征部尺寸的減小而相應(yīng)地增加。每單位面積晶體管數(shù)量的增加導(dǎo)致IC的熱輸出相應(yīng)地增加。此外，每單位面積晶體管數(shù)量的增加也對(duì)應(yīng)于提供給IC上各種功能電路的供電電壓的降低。這繼而為平衡IC的性能、功率消耗和熱輸出帶來了重大挑戰(zhàn)。為此，許多IC實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)IC的各種度量(例如，溫度、電壓、電壓下降)的子系統(tǒng)，并且基于接收到的測(cè)量來調(diào)整性能。例如，控制子系統(tǒng)可響應(yīng)于超過預(yù)定義閾值的溫度讀數(shù)而減小時(shí)鐘頻率、供電電壓或兩者。這可有助于使IC的操作保持在指定的熱限制范圍內(nèi)。此類控制系統(tǒng)也可在所測(cè)得的度量完全在限制范圍內(nèi)時(shí)提高某些功能電路的性能。

用于基于系統(tǒng)度量來控制性能的IC子系統(tǒng)通常包括一個(gè)或多個(gè)傳感器和至少一個(gè)控制系統(tǒng)。由于諸如工藝、電壓和溫度變化等因素，此類子系統(tǒng)中的至少一些傳感器可被耦接以從與用于為IC中的功能電路供電的電源不同的電源接收電力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了用于計(jì)量系統(tǒng)的參考中心電路。在一個(gè)實(shí)施方案中，該電路包括參考傳感器，該參考傳感器具有與整個(gè)IC中的多個(gè)傳感器相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特征。參考傳感器和IC上的傳感器均可用于執(zhí)行電壓和溫度測(cè)量。參考傳感器可接收來自精密電壓源的電壓，并且也可用作傳感器以為校準(zhǔn)其他傳感器提供依據(jù)。此后，可將從其他傳感器獲得的溫度讀數(shù)與由參考傳感器獲得的讀數(shù)相關(guān)聯(lián)以提高準(zhǔn)確性。參考中心電路還包括模擬過程監(jiān)測(cè)電路，該模擬過程監(jiān)測(cè)電路可耦接到(在IC上實(shí)現(xiàn)的晶體管中的一些(如果不是全部)晶體管。模擬過程監(jiān)測(cè)電路可提供用于表征IC上晶體管的模擬特征的機(jī)制。模擬測(cè)試中心可提供集線器，以用于提取和數(shù)字化來自參考溫度傳感器(與上述參考傳感器分開但與其結(jié)合使用)、模擬過程監(jiān)視器的信號(hào)，以及經(jīng)由模擬總線接收的其他模擬測(cè)量信號(hào)。所得的數(shù)字信息可提供給芯片上或芯片外的其他電路，以用于后期處理和分析。

在一個(gè)實(shí)施方案中，參考傳感器與精密電壓源和精密溫度傳感器相關(guān)聯(lián)。參考傳感器以及其他傳感器可用環(huán)形振蕩器實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)傳感器包括具有彼此不同特征的兩個(gè)環(huán)形振蕩器。基于由環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的相應(yīng)頻率，可基于在校準(zhǔn)過程中導(dǎo)出的特征多項(xiàng)式來求解所感測(cè)的電壓和溫度。參考傳感器可接收精確的輸入電壓，并且位于緊鄰參考溫度傳感器的位置。因此，可將已知的溫度和電壓值輸入到參考傳感器中，并且可隨即生成相應(yīng)的特征多項(xiàng)式。由于參考傳感器具有與其他傳感器相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基本上相同的特征，因此可將從其接收的讀數(shù)與參考傳感器特征相關(guān)聯(lián)。參考傳感器的溫度和電壓輸入可由被布置為以低速和高分辨率操作的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化。為了實(shí)現(xiàn)附加的準(zhǔn)確性，可使用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備來校準(zhǔn)參考傳感器的參考溫度和輸入電壓。對(duì)來自參考傳感器的參考電壓、參考溫度和讀數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化可用于執(zhí)行模擬非線性的數(shù)字校準(zhǔn)。

附圖說明

現(xiàn)在對(duì)附圖進(jìn)行簡(jiǎn)要說明，下面的具體說明將參照附圖進(jìn)行描述。

圖1是IC的一個(gè)實(shí)施方案的框圖。

圖2是具有多個(gè)傳感器的功能電路塊的一個(gè)實(shí)施方案的框圖。

圖3是示出了針對(duì)采用兩個(gè)環(huán)形振蕩器的傳感器的實(shí)施方案的操作概念的框圖。