JP2009071792A - 集積回路装置の短絡電荷共有技術 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】短絡トランジスタはPチャネル金属酸化膜半導体(PMOS)デバイスまたはNチャネル金属酸化膜半導体(NMOS)デバイスのいずれかであり、電荷共有が起きる間での信号の起動を可能にする同じクロックを利用して制御されることができる。動作中、望ましい動作電圧レベルは、短絡トランジスタのゲートへの制御回路出力のパルス幅を増減することにより調整できる。
【選択図】図3
Description
より詳しくは、本発明は、集積回路装置の動作電力を節約する効果をもたらす短絡電荷共有技術に関する。
電荷共有、または、電荷リサイクルは、多くのICプロダクトに関する電力を低下させるべく業界で探求されている回路設計技術である。電荷共有に対する従来のアプローチでは、電源とグラウンドとの間に2つの直列回路ブロックを配置している。そして、回路はそれぞれ、総電力供給レベルのほぼ半分で動作し、一方の回路で消費される電流は、他方の回路で消費される電流とほぼ同じである。
動作中、この一方の回路により使用される電流は、もう一方の回路によりリサイクルされ、再使用される。この技術の例は、IEEEジャーナル ソリッドステートサーキット、41巻、No.6(2006年6月)1401ページ、Rajapadian他による「電荷リサイクルによる高電圧源の供給」の図1に示されている。
制御回路102の典型的な実施は、以下に十分に説明される。
制御回路102は、ライン104のクロック(CLK)信号入力を受信し、ライン106および108間に接続されるトランジスタ110の制御端末にゲート信号を提供するよう動作可能である。
例示される本発明の技術に従う回路100の典型的な実施形態では、トランジスタ110は、Nチャネルデバイスとして示される。
トランジスタ112は、本例示的実施形態ではPチャネルデバイスとして示され、トランジスタ110と並列接続されることにより、そのゲート端子で/PWRUP信号を受信する。
要求されるのは、信号ライン106および108におけるぶれの小ささと、2つのノードV1およびV2間における電荷共有方法である。
制御回路102形式の幅調整可能なワンショットジェネレータを用いることにより、V1およびV2のレベルをより小さくして制御できる。
動作中、/PWRUP信号は要求どおりオンチップで生成されるかまたはオフチップで供給でき、VCCが特定のレベルに安定するまでは「ロー」のままであり、クロックは、適切な周波数で動作するよう起動される必要がある。
同様に、電圧レギュレータ204も入力としてVCC、VSS、および、例示的実施形態では0.1X VCCと等しく示される電圧レベルV2を受信する。
図に示される典型的な実施形態では、電圧レベルV1およびV2は、図に示すようなVCCの比率(例えば0.9xVCCと0.1xVCC)か、または、900mVおよび100mVなどの絶対レベルとなり得る。
Claims (19)
- 第1および第2の信号ライン間における電荷共有技術であって、
一の第1の決められた電圧レベルを超えて上昇する前記第1の信号ラインにおける一の電圧レベルを感知することと、
前記感知された電圧レベルを前記第1の決められた電圧レベルに低下させるべく、前記第1の信号ラインを前記第2の信号ラインに一の第1の期間結合すること、
あるいは、前記第1の決められた電圧レベルを下回り低下する前記第1の信号ラインにおける前記電圧レベルを感知することと、
前記感知された電圧レベルを前記第1の決められた電圧レベルに上昇させるべく、前記第1の信号ラインを前記第2の信号ラインに前記第1の期間より短い一の第2の期間結合することと、
を含む、技術。 - 前記第1の決められた電圧レベルは、一の供給電圧レベルの一部分である、請求項1に記載の技術。
- 前記感知することおよびもう一つの感知することとは、
前記第1の決定された電圧レベルと一の供給電圧レベルとを比較することにより実行される、請求項1に記載の技術。 - 一の第2の決められた電圧レベルを超えて上昇する前記第2の信号ラインにおける一の電圧レベルを感知することと、
前記感知された電圧レベルを前記第2の決められた電圧レベルに低下させるべく、前記第2の信号ラインを前記第1の信号ラインに一の第3の期間結合すること、
さらにあるいは、前記第1の決められた電圧レベルを下回り低下する前記第2の信号ラインにおける前記電圧レベルを感知することと、
前記感知された電圧レベルを前記第2の決められた電圧レベルに上昇させるべく、前記第2の信号ラインを前記第1の信号ラインに前記第3の期間より長い一の第4の期間結合することと、
をさらに含む、請求項1に記載の技術。 - 前記第2の決定された電圧レベルは、一の供給電圧レベルの一部分である、請求項4に記載の技術。
- 前記感知することおよびさらなるもう1つの感知することは、
前記第2の決定された電圧レベルと一の供給電圧レベルとをさらに比較することにより実行される、請求項4に記載の技術。 - 第1および第2の信号ライン間において電荷共有する回路であって、
一のクロック入力信号を受信し、かつ、一のゲート信号出力を提供する一の制御回路と、
前記第1および第2の信号ライン間に接続され、前記制御回路の前記ゲート信号出力を受信するよう結合される一の制御端末を有する一のスイッチングデバイスと、
を含む回路。 - 前記ゲート信号は、前記クロック入力信号の一の遷移において起動される、請求項7に記載の回路。
- 前記ゲート信号は、パルス幅が変調されている、請求項7に記載の回路。
- 前記第1の信号ラインにおける一の感知された電圧レベルを下げるよう、また、前記第2の信号ラインにおける一の感知された電圧レベルを上げるよう、前記ゲート信号の一の持続時間が増大される、請求項9に記載の回路。
- 前記第1の信号ラインにおける一の感知された電圧を上げるよう、また、前記第2の信号ラインにおける一の感知された電圧レベルを下げるよう、前記ゲート信号の一の持続時間が縮小される、請求項9に記載の回路。
- 前記スイッチングデバイスは、一のトランジスタを含む、請求項7に記載の回路。
- 前記トランジスタは、一のNチャネルトランジスタを含む、請求項12に記載の回路。
- 前記クロック入力信号は、一の読み取りクロック信号を含む、請求項7に記載の回路。
- 前記制御回路は、
前記第1の信号ラインにおける一の電圧レベルと一の決められた第1の電圧レベルとを比較する一の第1のコンパレータを含む、請求項7に記載の回路。 - 前記制御回路は、
前記第2の信号ラインにおける一の電圧レベルと、一の決められた第2の電圧レベルとを比較する一の第2のコンパレータをさらに含む、請求項15に記載の回路。 - 前記制御回路は、前記第1の信号ラインにおける前記電圧レベルが前記決められた第1の電圧レベルを超えて上昇すると、前記ゲート信号の一の持続期間を増大し、前記第1の信号ラインの前記電圧レベルが前記決められた第1の電圧レベルを下回り低下すると、前記ゲート信号の一の持続時間を縮小するよう動作する、請求項15に記載の回路。
- 前記制御回路は、前記第2の信号ラインにおける前記電圧レベルが前記決められた第2の電圧レベルを超えて上昇すると、前記ゲート信号の一の持続期間を縮小し、前記第2の信号ラインの前記電圧レベルが前記決められた第2の電圧レベルを下回り低下すると、前記ゲート信号の一の持続時間を増大するよう動作する、請求項16に記載の回路。
- 前記制御回路は、
一の比較的小さいチャネル幅を有する一の第1のトランジスタと、
一の比較的大きいチャネル幅を有する一の第2のトランジスタと、
を含み、
前記第1のトランジスタは、前記ゲート信号の一の幅を増大させるよう動作し、前記第2のトランジスタは、前記ゲート信号の一の幅を縮小させるよう動作する、請求項16に記載の回路。
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