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TWI422159B - 積體電路的頻率設定電路及方法 - Google Patents

積體電路的頻率設定電路及方法 Download PDF

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TWI422159B
TWI422159B TW099112513A TW99112513A TWI422159B TW I422159 B TWI422159 B TW I422159B TW 099112513 A TW099112513 A TW 099112513A TW 99112513 A TW99112513 A TW 99112513A TW I422159 B TWI422159 B TW I422159B
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Shao Hung Lu
Isaac Y Chen
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Richtek Technology Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

積體電路的頻率設定電路及方法
本發明係有關一種積體電路的頻率設定電路及方法，特別是關於一種使用數位電路實現的頻率設定電路及方法。
習知的積體電路的頻率設定電路及方法，如圖1所示，積體電路10具有接腳RT供連接外部的電阻RRT ，頻率設定電路12根據電阻RRT 的電阻值決定頻率設定信號Iosc，振盪器14根據頻率設定信號Iosc決定時脈CLK的頻率
Fclk=k1×Iosc，　公式1
其中k1為比例係數。頻率設定電路12包括運算放大器16、電晶體M1以及由電晶體M2及M3組成的電流鏡18。運算放大器16及電晶體M1與電阻RRT 組成電壓電流轉換器，將電壓Vref轉換為電流
IRT =Vref/RRT ，　公式2
電流鏡18鏡射電流IRT 產生頻率設定信號
Iosc=N×IRT ，　公式3
其中N為電晶體M2及M3的尺寸比。將公式2及公式3代入公式1可得Fclk=k1×N×Vref/RRT ， 公式4因此，頻率Fclk與電阻值RRT 具有反比關係，其關係曲線如圖2所示。
在圖1所示的這類設計中，要從積體電路10的外部設定時脈CLK的頻率Fclk，需要一支接腳RT，而且要維持設定的頻率Fclk需要持續使用接腳RT。隨著積體電路的功能的增加，其接腳越來越不敷使用，特別是低接腳數的積體電路，因此有越來越多讓多項功能共用一支接腳的技術被提出來，例如美國專利號7,196,589使用一支接腳實現頻率設定及頻率同步。
本發明的目的之一，在於提出一種能與其他功能共用同一支接腳的頻率設定電路及方法。
本發明的目的之一，在於提出一種使用數位電路實現應用於積體電路的頻率設定電路及方法。
根據本發明，一種積體電路的頻率設定電路包括類比數位轉換器偵測該積體電路之一接腳上的電壓產生第一數位信號，儲存單元根據該第一數位信號決定第二數位信號並且儲存該第二數位信號，以及數位類比轉換器根據該第二數位信號產 生頻率設定信號以供設定該積體電路內之振盪器提供的時脈頻率。
根據本發明，一種積體電路的頻率設定方法包括偵測頻率設定元件的值以決定第二數位信號，儲存該第二數位信號並根據該第二數位信號決定頻率設定信號以供設定該積體電路內之振盪器提供的時脈頻率。
本發明的頻率設定電路由數位電路組成，因此可儲存該頻率設定信號，在完成頻率設定後，該頻率設定電路可以根據其儲存的該頻率設定信號控制時脈的頻率，無需持續偵測該接腳，故在完成頻率設定後，該接腳可以用來實現其他功能。
如圖3所示，電源積體電路20具有接腳RT供連接作為頻率設定元件的電阻RRT ，頻率設定電路22偵測接腳RT上的電壓以判斷電阻RRT 的電阻值，並據以產生頻率設定信號Iosc，振盪器14根據頻率設定信號Iosc決定時脈CLK的頻率Fclk。頻率設定電路22包括類比數位轉換器(ADC)24、N位元儲存單元26以及數位類比轉換器(DAC)28。ADC 24在頻率設定期間偵測接腳RT上的第一電壓VRT ，該頻率設定期間可以是電源積體電路20的電源軟啟動期間，例如圖4中的時間t1至t2。當電源重開機信號POR在時間t1轉為高準位時，電源積體電路20被啟動並進入電源軟啟動以及頻率設定狀態，此時頻率設定電路22中的ADC 24也被致能以偵測接腳RT上的第一電壓VRT 而產生第一數位信號Sd1，儲存單元26根據第一數位信號Sd1產生及儲存第二數位信號Sd2，DAC 28根據第二數位信號Sd2決定頻率設定信號Iosc。DAC 28可以利用預設的輸入對應表來決定頻率設定信號Iosc。當軟啟動結束信號PORD在時間t2轉為高準位時，電源積體電路20結束軟啟動及頻率設定狀態進入正常操作狀態，此時ADC 24失能。由於儲存單元26儲存第二數位信號Sd2，故DAC 28能保持頻率設定信號Iosc，頻率設定電路22無需再繼續偵測接腳RT。因此在電源積體電路20結束頻率設定模式後，接腳RT可以用來實現其他功能，例如，接腳RT可以輸出控制信號控制低位側功率開關。如此，電源積體電路20需求的接腳數量減少了。
在其他實施例中，接腳RT上的電阻RRT 可以用電容或二極體取代，例如改變二極體串聯的數量來決定接腳RT上的電壓VRT 。
圖5係圖3的ADC 24、儲存單元26以DAC 28的第一實施例。在ADC 24中，電流源30提供固定電流IRT 給接腳RT，因而產生固定的第一電壓
VRT =IRT ×RRT ，　公式5
比較器32比較第一電壓VRT 及臨界值Vth產生第一數位信號Sd1。儲存單元26包括計數器34根據第一數位信號Sd1調整第二數位信號Sd2，並因應取樣信號SH儲存第二數位信號Sd2。取樣信號SH可以使用圖4中的軟啟動結束信號PORD，當軟啟動結束信號PORD在時間t2由低準位轉為高準位時，計數器34儲存第二數位信號Sd2。DAC 28根據第二數位信號Sd2產生頻率設定信號Iosc及臨界值Vth。計數器34根據第一數位信號Sd1調整第二數位信號Sd2，進而使臨界值Vth朝第一電壓VRT 變化。假設電流設定信號
Iosc=k2×Vth，　公式6
其中，k2為比例係數，而臨界值Vth等於第一電壓VRT ，將公式5及公式6代入公式1可得時脈CLK的頻率
Fclk=k1×k2×IRT ×RRT ，　公式7
因此頻率Fclk正比於電阻值RRT 。如果計數器34及DAC 28的位元數N夠大，頻率設定電路22可以達成如傳統類比電路般的無步階(stepless)頻率設定，就如同圖6所示的關係曲線。
圖7係圖3的ADC 24、儲存單元26以DAC 28的第二實施例。ADC 24包含比較器32，儲存單元26包含計數器34，DAC 28根據第二數位信號Sd2產生電流IRT 及頻率設定信號Iosc，電流IRT 經接腳RT流向電阻RRT ，因而產生第一電壓VRT 如公式5所示。在此實施例中，電流IRT 隨第二數位信號Sd2變化，因此第一電壓VRT 也隨第二數位信號Sd2變化。在ADC 24中，比較器32比較第一電壓VRT 及參考電壓Vref產生第一數位信號Sd1，儲存單元26的計數器34根據第一數位信號Sd1調整第二數位信號Sd2，進而使第一電壓VRT 朝參考電壓Vref變化。假設頻率設定信號Iosc等於電流IRT ，而第一電壓VRT 等於參考電壓Vref，則可推得
Iosc=IRT =Vref/RRT 。　公式8
將公式8代入公式1，可得時脈CLK的頻率
Fclk=k1×Vref/RRT ，　公式9
因此頻率Fclk反比於電阻RRT 。如果計數器34及DAC 28的位元數N夠大，則頻率設定電路22可以達成如傳統類比電路般的無步階頻率設定，就如同圖2所示的關係曲線。
以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。
10．．．積體電路
12．．．頻率設定電路
14．．．振盪器
16．．．運算放大器
18．．．電流鏡
20．．．電源積體電路
22．．．頻率設定電路
24．．．類比數位轉換器
26．．．儲存單元
28．．．數位類比轉換器
30．．．電流源
32．．．比較器
34．．．計數器
圖1係習知的頻率設定電路；
圖2係圖1中時脈CLK的頻率Fclk與電阻RRT 之間的關係曲線；
圖3係應用本發明的電源積體電路；
圖4用以說圖3中頻率設定電路的操作；
圖5係圖3中ADC、儲存單元以DAC的第一實施例；
圖6係圖5中時脈CLK的頻率Fclk與電阻RRT 之間的關係曲線；以及
圖7係圖3中ADC、儲存單元以DAC的第二實施例。
14．．．振盪器
20．．．電源積體電路
22．．．頻率設定電路
24．．．類比數位轉換器
26．．．儲存單元
28．．．數位類比轉換器

Claims (12)

  1. 一種積體電路的頻率設定電路，該積體電路包含振盪器提供時脈並根據頻率設定信號決定該時脈的頻率，該頻率設定電路包括：類比數位轉換器，連接該積體電路的接腳，偵測該接腳上的第一電壓產生第一數位信號；儲存單元，連接該類比數位轉換器，根據該第一數位信號決定第二數位信號，並且儲存該第二數位信號；以及數位類比轉換器，連接該儲存單元，根據該第二數位信號產生該頻率設定信號。
  2. 如請求項1之頻率設定電路，其中該類比數位轉換器在頻率設定期間致能，在該頻率設定期間結束時失能。
  3. 如請求項1之頻率設定電路，其中該類比數位轉換器包括：電流源，連接該接腳，提供固定電流給該接腳以產生該第一電壓；以及比較器，連接該接腳，比較該第一電壓及一臨界值以產生該第一數位信號。
  4. 如請求項3之頻率設定電路，其中該儲存單元包括計數器連接該比較器，根據該第一數位信號調整該第二數位信號並根據取樣信號儲存該第二數位信號。
  5. 如請求項4之頻率設定電路，其中該數位類比轉換器連接該計數器，根據該第二數位信號產生該臨界值及頻率設定信號。
  6. 如請求項1之頻率設定電路，其中該類比數位轉換器包括比 較器連接該接腳，比較該第一電壓及一參考電壓產生該第一數位信號。
  7. 如請求項6之頻率設定電路，其中該儲存單元包括計數器連接該比較器，根據該第一數位信號調整該第二數位信號並根據取樣信號儲存該第二數位信號。
  8. 如請求項7之頻率設定電路，其中該數位類比轉換器連接該計數器及接腳，根據該第二數位信號產生電流至該接腳以產生該第一電壓，並根據該第二數位信號產生該頻率設定信號。
  9. 一種積體電路的頻率設定方法，該積體電路包含振盪器提供時脈並根據頻率設定信號決定該時脈的頻率，該頻率設定方法包括：(a)偵測該積體電路之一接腳上頻率設定元件的值以決定第二數位信號；(b)儲存該第二數位信號；以及(c)根據該第二數位信號決定該頻率設定信號。
  10. 如請求項9之頻率設定方法，其中該步驟a包括在頻率設定期間偵測該頻率設定元件，在該頻率設定期間結束時停止偵測該頻率設定元件。
  11. 如請求項9之頻率設定方法，其中該步驟a包括：提供固定電流給該頻率設定元件以產生第一電壓；根據該第二數位信號決定一臨界值；比較該第一電壓及該臨界值以產生第一數位信號；以及根據該第一數位信號調整該第二數位信號。
  12. 如請求項9之頻率設定方法，其中該步驟a包括：根據該第二數位信號產生電流給該頻率設定元件以產生第一電壓；比較該第一電壓及一參考電壓產生該第一數位信號；以及根據該第一數位信號調整該第二數位信號。
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