带有可编程模拟子系统的集成电路器件的制作方法_2

文档序号:9631502阅读:来源:国知局
在于其中示出了应用到模拟部件302的各个块(306、308、310、312,314)的功率模式值Power_Mode。Power_Mode值可以将各个块设置为消耗不同的功率的量的不同的操作模式。在示出的特定示例中,Power_Mode值可以对应三个不同的模式:激活、睡眠和休眠。在操作的激活模式中,各个块(306、308、310、312、314)可以具有全部功能。在操作的睡眠模式中,块(306、308、310、312、314)中的全部块或被选择的块可以消耗比在激活模式中更少的功率。然而,在睡眠模式中,块(306、308、310、312、314)中的全部块或被选择的块可以是功能化的,但以与激活模式中的不同的性能等级进行操作。在操作的休眠模式中,块(306、308、310、312、314)中的全部块或被选择的块可以消耗比在睡眠模式或激活模式中更少的功率。此外,在休眠模式中,全部块或被选择的块可能没有功能。
[0045]仍参考图3,1C器件300也可以包括可编程偏压电路334。可编程偏压电路334可以将偏压电流Iprg (例如,功率)提供到处于睡眠或休眠功率模式的块(306、308、310、312、314)中被选择的块,以使得继续具有功能。这样的偏压电流(Iprg)可以是可编程的以使相应的块能够以期望的性能等级进行操作。根据实施例,Iprg可被编程为比提供到处于激活模式中的相应的电路的偏压电流更低或更高。在非常特殊的实施例中,Iprg可以在从具有低于提供在处于激活模式中的电流的5%的低值到超过在处于激活模式中提供的电流的150%的高值的范围中。在后者的情况中,性能可以优于激活模式中的性能。在一个非常特殊的实施例中,可编程偏压电流334可以将偏压电流提供到可重配置的放大器块308内的放大器电路。
[0046]在这种方式下,可重配置模拟电路块的部分可以保持操作于标准操作模式(例如,激活)和较低功率的操作模式(例如,睡眠)。
[0047]现在参考图4,在示意性框图中示出了根据一个详细的实施例的1C器件400。1C器件400包括可编程模拟子系统PASS436和I/O子系统(10SS)438。PASS436可以包括模拟部件402和数字部件404。在模拟部件402内的电路可以包括可通过数字部件404内的电路配置和控制的固定的和可重配置模拟电路。
[0048]模拟部件402可以包括SAR ADC电路406、连续时间(CT)块408-0/1、模拟路由块410-0到410-2、通用模拟块412-0/1、SAR MUX414、放大器偏压电路434、充电栗440和可编程基准块(PRB)442。根据实施例,任何模拟部件402的电路块(即,440、406、408_0/1、410-0到410-2、412-0/1、414、442)可以在不同的功率模式下操作,如参考图3的激活、睡眠和休眠模式的那些描述。
[0049]SAR ADC 406可以接收来自模拟路由444的输入信号和将输出信号提供到模拟路由444。在一些实施例中,SAR ADC 406还可以将数字输出值(例如,转换值)提供到数字部件404。SAR ADC 406可以是提供12比特或更大的输出值的高解析电路。在所示的实施例中,SAR ADC 406可以接收参考电流Iref、最多四个参考电压(vref〈3:0>)和用在转换操作中的能带隙参考电压(vbgr)。SAR ADC 406可以包括将参考电压提供给1C器件400的参考I/O 448 (例如,板)的参考部件446。SAR ADC 406可以接收高模拟电源和低模拟电源(Vdda、Vssa)以及切换电源Vsw。
[0050]CT块408-0/1可以包括用于在连续的时域内执行信号处理的可重配置模拟电路。在一些实施例中,CT块408-0/1可以包括可重配置为不同模拟电路的运算放大器。每个CT块408-0/1可以通过相应的I/O连接450接收来自10SS438的输入信号和/或将输出信号通过相应的I/O连接450提供到10SS438。另外,每个CT块408-0/1可以接收来自模拟路由444的输入信号和/或将输出信号提供到模拟路由444。此外,每个CT块408-0/1可以被连接到低阻抗和/或低噪声路由(sarbusO/Ι)。在示出的实施例中,CT块408-0/1可以接收高模拟电源和低模拟电源(Vdda、Vssa)、切换电源(Vsw)以及块电源(Vdda_ctb、Vssa_ctb)。此外,CT块408-0/1可以通过模拟路由块410-0到410-2或直接从PRB442接收参考电流Iref和最多四个参考电压(vref〈3:0>)。
[0051]CT块408-0/1可以包括可重配置为模拟系统的不同“前端”功能的运算放大器。但是正如两个示例,CT块408-0/1内的运算放大器可以被配置为类别A模式,以放大模拟输入信号或可以配置为类别AB模式,以驱动输出模拟信号(例如,在I/O 416上)。
[0052]模拟路由块410-0到410-2可以通过模拟路由444在SAR ADC 406、CT块408-0/1、UAB412-0/1、SAR MUX414和放大器偏压电路434之间提供可重配置模拟路由。模拟路由块410-0到410-2还可以在SAR MUX 414和CT块408-0/1之间提供可重配置低阻抗/低噪声路由(通过sarbusO/Ι)。模拟路由块410-0到410-2还可以将参考电压路由到各个块,包括:从PRB442到SAR ADC 406、CT块408-0/1或UAB412-0/1中的任意项的四个参考电压(vref<3:0>);到SAR ADC 406和/或PRB 442的能带隙电压(vbgr);到充电栗440、SAR ADC 406、CT 块 408-0/1、SAR MUX 414、PRB 442 或 UAB 412-0/1 的任意项的参考电流(Iref)。在所示的实施例中,模拟路由块410-0到410-2还可以路由用于测试I/F设计(未示出)的信号路径(adftO/1) ο
[0053]UAB 412-0/1可以包括其他的可重配置模拟电路,其包括放大器和实现开关式的电容器类型的电路的切换网络。另外,UAB412-0/1中的每个可以接收来自模拟路由444的输入信号和/或将输出信号提供到模拟路由444。在一些实施例中,UAB412-0/1可以被配置为提供ADC功能,例如,诸如Σ-AADC转换。然而,在其它实施例中,UAB412-0/1可以被配置为数字模拟转换器(DAC)。在所示的实施例中,UAB 412-0/1可以接收块电源(Vdda_uab、Vssa_uab)。此外,CT块408-0/1可以通过模拟路由块410_0到410-2接收参考电流Iref和最多四个参考电压(vref〈3:0>)。
[0054]SAR MUX 414可以将一组1/0416连接到模拟路由块410_0到410-2并且因此连接到SAR ADC 406、CT块408-0/1或UAB412-0/1。此外,在示出的实施例中,SAR MUX 414可以在1/0416和低阻抗/低噪声总线(sarbusO/Ι)之间提供直接连接。SAR MUX 414还可以接收参考电流Iref和模拟电源(Vdda、Vssa)。在特定的实施例中,SAR MUX 414可以提供不小于8:1的复用。
[0055]放大器偏压电路434可以产生用在模拟部件403内的模拟电路的偏压电流,正如一个示例,诸如放大器电路。这些偏压电流可以使得模拟电路能够保持低功率操作模式的操作。另外,这些偏压电流是可编程的以提供更广范围的值。在示出的实施例中,这些偏压电流可以通过模拟路由444的方式提供。另外,偏压电流可以通过模拟MUX总线(amuxbus_ctb_a/b)提供。在非常特殊的实施例中,偏压电流可以被路由到CT块408-0/1和/或处于低功率模式中(如,睡眠模式)的UAB412-0/1内的放大器。
[0056]充电栗440可以从模拟电源(Vdda、Vssa)产生栗电压。在一些实施例中,栗电压可以在提供的电源范围之外(即,大于Vdda或小于Vssa)。在所示出的特定实施例中,充电栗440可以产生切换电压Vsw。切换电压Vsw可以用来降低切换网络内的开关的阻抗。
[0057]PRB442可以提供由模拟块(406、408-0/1、412_0/1、406、440)中的一些或全部使用的可编程参考值。参考值可以是电压或电流。在所示出的特定实施例中,PRB442可以提供四个参考电压vref〈3:0>,四个参考电压vref〈3: 0>中的每个是可编程的值。能带隙参考电压(vbgr)可以被用来确保参考电压vref〈3:0>在一定范围温度上是稳定的。在一些实施例中,参考值可以通过模拟路由块410-0到410-2连接到其它模拟块。另外或可替代地,1C器件400可以包括参考值路由网络,其独立于模拟路由块410-0到410-2向模拟块提供参考值。
[0058]10SS 438可以包括1C器件400的各个1/0416。10SS 438还可以包括模拟MUX452,其可以选择性地将1/0416的任何一个连接到模拟MUX总线(amuxbus_ctb_a/b)。10SS438可以接收I/O电源(Vdd1、Vss1)。应该理解的是,在图4中,1/0416中的每个可以表示到1C器件400的多个物理I/O。
[0059]数字部件404可以为模拟部件402的各个部分提供控制和时序信号。如将在以下其它实施例中示出的,数字部件404可以包括用于控制模拟电路操作的各个电路。在所示出的特定实施例中,数字部件404可以包括:用于控制SAR ADC 406的转换操作的SAR时序器;用于控制UAB 412-0/1内的操作的UAB控制器,诸如开关式的电容器网络控件;抽取器控件,诸如用在模数ADC操作中的那些抽取器控件;以及用于PRB 442、CT块408-0/1、充电栗440、模拟路由块410-0到410-2和放大器偏压电路434的控制/配置信号。数字部件404还可以包括处理器接口,在该实施例中,处理器接口是AHB兼容接口,如内置自测试(BIST)控件和DSL.
[0060]在一些实施例中,数字部件404可以包括可以提供源自模拟部件402中的(或从源的外部到PASS 436)的模拟信号的数字处理的逻辑电路。
[0061]根据实施例,数字部件404可以将具有不同控制范式(例如,静态、动态、状态机控制或事件驱动)的各个功能集成到PASS 436内的一个或多个信号路径中。根据实施例,对模拟部件402内的模拟电路的数字控制可以是依照寄存器(固件)、有限状态机,并且也可以是依照包括在数字部件404的电路内的或起源于该电路的事件驱动控制能力,包括通过DSI的外部事件。
[0062]如在图4中所示,PASS 436可以接收各种电源电压(Vdda、Vdda_ctb、Vdda_uab、Vssa_uab、Vssa_ctb、Vssa和Vssd)。另外,PASS 436可以具有各种数字信号连接,包括接口信号(例如,重置、绝缘、测试)、时钟输入、AHB兼容总线和数字总线,该数字总线可以连接到1C器件的其它数字电路(未示出),诸如可重配置数字块。
[0063]已经阐述了包括在1C器件400内的各种结构,现在将对1C器件的特定配置和操作进行描述。
[0064]根据一些实施例,模拟部件402内的模拟块可以被配置为如下项的任何一个:低偏置噪声前端(通过利用低阻抗/低噪声总线sarbuS0/l)、ADC、数字模拟转换器(DAC)、可编程增益放大器(PGA)、滤波器(模拟和数字)、其他的可编程放大器、混合器、调制器、积分器、加法器、可编程参考和非常大数量的开关式的电容器功能。这些功能可以受控于各种信号路径以及相应的信号路由。这样的控制可以
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