專利名稱：集成電路、電子設備及集成電路控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括多個功能塊的集成電路(ic)，每個功能塊耦合在第一供電線路與第二供電線路之間，第一功能塊通過包含第一 開關的第一導電通路耦合至第一供電線路，第二功能塊通過包含第二 開關的第二導電通路耦合至第一供電線路，第一開關和第二開關被設 置為分別把第一功能塊和第二功能塊與第一電源斷開，從而把所述功 能塊從活動模式切換到待機模式。本發(fā)明還涉及一種包含該IC的電子設備。本發(fā)明還涉及該ic的電荷再循環(huán)方法。
背景技術：
與當前ic設計有關的最大挑戰(zhàn)之一是IC的功耗管理。由于IC的高特征密度和特征尺寸的小型化，該ic在處于活動模式期間從相關聯(lián)的電源吸取大電流，這將導致IC過熱，而且當電源具有有限的容量時(例如電池組)會很快耗盡該電源。當ic的功能塊進入休眠或待機模式時，可以通過將其與電源斷開 而限制IC的功耗，因為這顯著減少了與該功能塊相關聯(lián)的漏電流的大小。然而，當該功能塊切換回活動模式時，它的上電過程對電源造成 大的消耗，這會導致電源電壓臨時性大幅降低，并對同一電路板上的鄰近芯片產生嚴重干擾。這對已經活動的其他功能塊和/或ic的正確工作造成了危害。美國專利申請US2004/0239368提供了針對這個問題的解決方法， 其公開了一種具有多個功能塊的IC，每個功能塊被設置有包含模式轉 變檢測器的電荷再分配電路，一旦檢測到相關功能塊轉變?yōu)榭臻e模式, 則每個電荷再分配電路連接到電容性中間浮動虛擬源/宿(capacitive
intermediate floating virtual source/sink)。存儲于電容性虛擬 源/宿中的電荷可以重新用于對其它功能塊進行充電，這樣可以在某種 程度上減輕電源的壓力。然而，該IC的不足之處在于電荷再循環(huán)措施引起IC中明顯的區(qū)域性過熱。 發(fā)明內容本發(fā)明試圖提供一種根據(jù)開頭段落所述的、并具有簡化的電荷再 循環(huán)裝置的IC。本發(fā)明還試圖提供一種包括該IC的電子設備。 本發(fā)明還試圖提供一種在該ic中進行電荷再循環(huán)的方法。根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種根據(jù)開頭段落所述的ic，該IC還包括其他開關，所述其他開關的第一端子耦合至第一開關和第一功 能塊之間的第一導電通路上的結點，且第二端子耦合至第二開關和第 二功能塊之間的第二導電通路上的結點，所述其他開關的控制端對指 示第一開關和第二開關被禁用的使能信號做出響應。本發(fā)明基于如下認識那就是IC日益包含互斥或互補的功能，例如第一功能塊僅在第二功能塊處于待機模式下時才會活動，反之亦然。 因此，存儲在將進入待機模式的功能塊中的電荷可以被再循環(huán)至將進 入活動模式的功能塊，而無需專門的電荷存儲設備。在實施例中，所述集成電路還包括產生使能信號的控制器。優(yōu)選 地，所述控制器還控制功能塊的模式選擇，其優(yōu)點是不需要專門的功 能實體來產生使能信號。備選地，所述集成電路還包括耦合至第一開關的控制端的第一使 能線路、耦合至第二開關的控制端的第二使能線路以及邏輯門，所述 邏輯門具有耦合至第一使能線路的第一輸入端、耦合至第二使能線路 的第二輸入端以及用于產生使能信號的輸出端。其具有的優(yōu)點是，使 能信號可以在所述其他開關的附近產生，而無需全局控制器與所述其 他開關的控制端之間的過長導線。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，.提供了一種電子設備，包括如權利要 求1所述的集成電路；以及耦合至所述集成電路的第一供電線路與第二供電線路之間的電源。這種電子設備得益于根據(jù)本發(fā)明的ic，因為與不具有電荷再循環(huán)裝置的傳統(tǒng)IC相比，該電子設備的電源在功能塊 的上電或掉電時所需提供的電力更少。這在所述電源包括電池的情況 下尤其符合。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在根據(jù)開頭段落中所述的ic中進行電荷再循環(huán)的方法，所述方法包括提供其他開關，所述其他 開關的第一端子耦合至第一開關和第一功能塊之間的第一導電通路上 的節(jié)點，而第二端子耦合至第二開關和第二功能塊之間的第二導電通 路上的節(jié)點；禁用第一開關，以斷開第一功能塊與第一供電線路的連 接，從而把第一功能塊從活動模式切換到待機模式；如果第二開關被 禁用，則把所述其他開關啟用預定時段，以實現(xiàn)電荷從第一功能塊至 第二功能塊的轉移；以及在所述預定時段后，禁用所述其他開關； 優(yōu)選地通過如下而完成在禁用所述其他開關后啟用第二開關，以把 第二功能塊連接至第一供電線路，從而把第二功能塊從待機模式切換 至活動模式。使用這種方法，IC中的地和供電跳動以及該IC的功耗得以減小。


參考附圖，通過非限制性示例更加詳細地描述本發(fā)明，其中圖1示出了發(fā)明的IC的實施例；圖2示出了本發(fā)明的IC的另一個實施例；以及圖3示出了本發(fā)明的電子設備。
具體實施方式
應該理解的是，附圖僅僅是示意性的，并沒按比例繪制。還應該 理解，相同的附圖標記在整個附圖中指示相同或相似的部件。圖1示出了含有多個功能塊的IC IO，包括功能塊101、102和103。 這些功能塊耦合在第一供電線路110 (例如電源電壓(Vdd)線路)和
第二供電線路120 (例如地)之間，每個功能塊通過包括使能開關的 導電通路耦合至第一供電線路110，例如第一功能塊101通過包括第 一開關131的導電通路耦合至第一供電線路110，第二功能塊102通 過包括第二開關132的第二導電通路耦合至第一供電線路110，等等。 多個功能塊的導電通路通過其他開關而互聯(lián)。例如，其他開關141 第一端子耦合至第一導電通路上的節(jié)點121，且第二端子耦合至第二 導電通路上的節(jié)點122，而第四使能開關142的第一端子耦合至第二 導電通路上的節(jié)點122，且第二端子耦合至第三導電通路上的節(jié)點 123，所述第三導電通路即第三功能塊103和第一供電線路110之間包 括第三開關133的通路，等等。需要指出的是，并不是所有功能塊都 需要互聯(lián)； 一些功能塊缺少這種互聯(lián)，例如因為它們在IC IO的大部 分操作時間里同時處于活動狀態(tài)。圖l所示的開關可以是任何適合類 型的開關，比如M0S、 CM0S、 BicMOS或雙極性晶體管、半導體閘流管 等等。控制器150被設置用于控制上述開關的控制端，即圖1所示的開 關131、 132、 133以及其他開關141和142?？刂破?50被配置為把 IC10的功能塊101、 102、 103在活動模式與待機模式之間進行切換， 該切換可以響應外部信號152 (例如用戶定義的信號)而進行，或是 可以在內部決定而進行。在決定需要把某個功能塊，比如第一功能塊 101，切換至待機模式時，控制器150禁用第一功能塊101至第一供電 線路110的第一導電通路上的有關的開關131，從而切斷了第一功能 塊101與電源的連接。接下來，控制器150檢査通過其導電通路經其他開關耦合至第一 功能塊101的第一導電通路的功能塊(例如第二功能塊的第二導電通 路通過其他開關141耦合至第一功能塊101的第一導電通路)是否處 于待機模式(即其相關的開關132被禁用)。如果是的話，則控制器 150將啟用第一其他開關141，以允許電荷從已經充電的第一功能塊 101流向未充電的第二功能塊102。優(yōu)選地，如果控制器150已經決定需要激活第二功能塊102，則 控制器150僅啟用第一其他開關141，盡管第一其他開關在兩個功能
塊保持在待機模式下時也可能被啟用；這樣僅會導致第一功能塊101 的電荷還通過第二功能塊102發(fā)生泄露(leak away)。隨后，如果第 二功能塊102將要切換至活動模式，則控制器150啟用第二開關132， 這樣就將第二功能塊102連接至第一供電線路110。第二開關132在 預定的延遲后啟用，以確保存儲在第一功能塊IOI中的電荷均勻地分 配到第一功能塊101和第二功能塊102。當啟用第二開關132時，再 次禁用其他開關141，以確保第一功能塊101保持與供電線路110的 斷開。其他開關141， 142也可以級聯(lián)的方式同時啟用；例如，當?shù)谝还?能塊101和第二功能塊102同時切換至待機模式時，第三功能塊計劃 為切換至活動模式，則可以啟用第一其他開關141和第二其他開關 142，以允許第一功能塊101和第二功能塊102的組合電荷流向第三功 能塊103。圖2示出了本發(fā)明的IC IO的備選實施例。在這個實施例中，其 他開關141、 142由各自的邏輯門201、 202所啟用。第一邏輯門201 的第一輸入端耦合至第一開關131的使能線路，且第二輸入端耦合至 第二開關132的使能線路，而第二邏輯門202的第一輸入端耦合至第 二開關132的使能線路，且第二輸入端耦合至第三開關133的使能線 路。例如，如果第二功能塊102處于待機模式，且控制器150切斷第 一開關131以迫使第一功能塊101處于待機模式，那么邏輯門201通 過其輸出自動啟用第一其他開關141，因為第一開關131和第二開關 132的使能線路的邏輯狀態(tài)與這些被禁用的開關相一致。在第一開關 131、第二開關132和第一其他開關141由邏輯0禁用的情況下，例如 所述開關是nMOS晶體管，則邏輯門201、邏輯門201將以NOR門而實 現(xiàn)。如果在第一功能塊101被切換至待機模式時計劃把第二功能塊 102切換至待機模式，那么控制器150被配置為在禁用第一開關131 后把第二開關132啟用預定的時段，以允許電荷從第一功能塊101重 新分配至第二功能塊102。第二開關132的激活將自動禁用第一其他 開關141，因為第一邏輯開關201將會接收到其一個輸入值的變化，
導致第一邏輯開關201改變其輸出值，從而禁用第一其他開關141。圖1和圖2所示的IC的實施例執(zhí)行本發(fā)明的方法。其他開關141 的第一端子耦合至第一開關131和第一功能塊101之間的第一導電通 路上的節(jié)點121，且第二端子耦合至第二開關132和第二功能塊之間 的第二導電通路上的節(jié)點122，其他開關141的提供允許電荷從第一 功能塊101重新分配至第二功能塊102，這通過禁用第一開關131以 把第一功能塊101與第一供電線路110斷開、從而把第一功能塊101 從活動模式切換至待機模式而實現(xiàn)，而且如果第二開關被禁用，那么 后續(xù)步驟包括把其他開關141啟用預定時段，以實現(xiàn)電荷從第一功 能塊101到第二功能塊102的轉移；在所述預定時段后禁用其他開關 141;以及在禁用其他開關141后啟用第二開關132，以便把第二功能 塊102連接至第一供電線路110，從而把第二功能塊102從待機模式 切換至活動模式。圖3示出了具有根據(jù)本發(fā)明的IC 10的電子設備300。電子設備 300的電源320 (例如電池或以電力線供電的設備)耦合在IC10的第 一供電線路110與第二供電線路120之間，用于給IC IO的功能塊供 電。由于IC 10的電路板上存在電荷再循環(huán)措施，所以電子設備300 可以從供電跳動(supply bounce)的減少中獲益，而且在電源320 包括電池的情況下從更長久的電池電力中獲益。這在整體上提高了電 子設備300的性能和可靠性。應該注意的是，上面提到的實施例對本發(fā)明進行說明而不是限制， 在不背離所附權利要求的范圍的情況下，本領域的技術人員可以設計 多種備選的實施例。在權利要求中，任何置于括號中的附圖標記都不 應被解釋為對權利要求的限制。單詞"包括"并不排除除了權利要求 中所列出的元件或步驟之外還存在其他的元件或步驟。位于某個元件 前的單詞"一"不排除多個該元件的存在。本發(fā)明可以通過包括若干 不同元件的硬件來實現(xiàn)。在列舉若干裝置的設備權利要求中，這些裝 置中的若干可以由同一項硬件來實現(xiàn)。起碼的事實是，互不相同的從 屬權利要求中所描述的特定措施并不指示這些措施的組合不能產生有 益效果。
權利要求
1.一種集成電路(10)，包括多個功能塊(101、102、103)，每個功能塊(101、102、103)耦合在第一供電線路(110)和第二供電線路(120)之間，第一功能塊(101)通過包括第一開關(131)的第一導電通路耦合至第一供電線路(110)，而第二功能塊(102)通過包括第二開關(132)的第二導電通路耦合至第一供電線路(110)，第一開關(131)和第二開關(132)被設置為把第一功能塊(101)和第二功能塊(102)分別與第一供電線路(110)斷開，從而把所述功能塊(101；102)從活動模式切換到待機模式；以及其他開關(141)，所述其他開關(141)的第一端子耦合至第一開關(131)和第一功能塊(101)之間的第一導電通路上的節(jié)點(121)，而第二端子耦合至第二開關(132)和第二功能塊(102)之間的第二導電通路上的節(jié)點(122)，其他開關(141)的控制端對指示第一開關(131)和第二開關(132)被禁用的使能信號做出響應。
2. 根據(jù)權利要求I所述的集成電路(IO)，其中，第一功能塊(IOI) 和第二功能塊(102)展現(xiàn)出互補的活動行為。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的集成電路，其中，所述集成電路(IO) 還包括產生使能信號的控制器(150)。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的集成電路(10)，還包括耦合至第一 開關(131)的控制端的第一使能線路、耦合至第二開關(132)的控 制端的第二使能線路以及邏輯門(201)，所述邏輯門(201)具有耦合 至第一使能線路的第一輸入端、耦合至第二使能線路的第二輸入端以 及用于產生使能信號的輸出端。
5. —種電子設備(300)，包括如權利要求l所述的集成電路(10);以及 供電裝置(320)，耦合在集成電路(10)的第一供電線路(110) 和第二供電線路(120)之間。
6. 根據(jù)權利要求5所述的電子設備(300)，其中，所述電源(320) 包括電池。
7. —種對集成電路(10)中存儲的電荷進行再循環(huán)的方法，所 述集成電路(10)包括多個功能塊(101， 102， 103)，每個功能塊(IOI、 102、 103)耦合在第一供電線路(110)和第二供電線路(120)之間， 第一功能塊(101)通過包括第一開關(131)的第一導電通路耦合至 第一供電線路(110),而第二功能塊(102)通過包括第二開關(132) 的第二導電通路耦合至第一供電線路(110);所述方法包括提供其他開關(141)，所述其他開關(141)的第一端子耦 合至第一開關(131)和第一功能塊(101)之間的第一導電通路上的 節(jié)點(121)，而第二端子耦合至第二開關(132)和第二功能塊(102) 之間的第二導電通路上的節(jié)點(122);禁用第一開關(131)，以斷開第一功能塊(101)與第一供 電線路(110)的連接，從而把第一功能塊(101)從活動模式切換到 待機模式；如果第二開關(102)被禁用，則把其他開關(141)啟用預 定時段，以實現(xiàn)電荷從第一功能塊(101)至第二功能塊(102)的轉 移；以及，在所述預定時段后，禁用其他開關(141)。 7.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括在禁用其他開關(141) 后啟用第二開關(132)，以把第二功能塊(102)連接到第一供電線路 (110)，從而把第二功能塊(102)從待機模式切換至活動模式。
全文摘要
一種集成電路(10)，包括多個功能塊(101、102、103)，每個功能塊(101、102、103)耦合在第一供電線路(110)和第二供電線路(120)之間。第一功能塊(101)通過包括第一開關(131)的第一導電通路耦合至第一供電線路(110)，而第二功能塊(102)通過包括第二開關(132)的第二導電通路耦合至第一供電線路(110)，第一開關(131)和第二開關(132)被設置為把第一功能塊(101)和第二功能塊(102)分別與第一供電線路(110)斷開，從而把所述功能塊(101；102)從活動模式切換到待機模式。IC(10)包括其他開關(141)，所述其他開關(141)的第一端子耦合至第一開關(131)和第一功能塊(101)之間的第一導電通路上的節(jié)點(121)，而第二端子耦合至第二開關(132)和第二功能塊(102)之間的第二導電通路上的節(jié)點(122)。所述其他開關(141)的控制端對指示第一開關(131)和第二開關(132)被禁用的使能信號做出響應，從而允許對第一功能塊(101)和第二功能塊(102)之間的電荷進行再循環(huán)。
文檔編號H03K19/00GK101164235SQ200680013273
公開日2008年4月16日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權日2005年4月22日
發(fā)明者亨德里克斯·J·M·溫德里克, 阿特爾·卡托奇 申請人:Nxp股份有限公司