用于供电门控的电路和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电路技术，更具体地说，涉及用于供电门控的电路和方法。
【背景技术】
[0002]由于漏电流的存在，在向电路模块供电之后，即使该电路模块没有工作，也存在一定功耗。为了解决这一问题，提出了供电门控(power gating)技术，即通过开关电路对电路模块和供电网络之间的连接进行门控。本领域技术人员可以理解，电路模块需要既连接到电源，又连接到地，然后才能进行工作。因此，对电路模块和供电网络之间的连接进行门控，既可以对电路模块与电源之间的连接进行门控，也可以对电路模块与地之间的连接进行门控。
[0003]图1示出了由开关电路对电路模块和电源之间的连接进行门控的示意图。开关电路连接在电路模块和电源之间，电路模块进一步连接到地。这里的电源和地，分别包括供电网络中与电源电平一致的点，和供电网络中与地电平一致的点。选通信号PGSEL连接到开关电路的控制信号输入端，作为开关电路控制信号。当选通信号PGSEL为逻辑高电平和逻辑低电平中的一个时，所述开关电路处于连通状态，从而使得电路模块既连接到电源又连接到地。相应地，所述电路模块处于激活状态。当选通信号PGSEL为逻辑高电平和逻辑低电平中的另一个时，所述开关电路处于断开状态，从而使得电路模块只连接到地，而没有连接到电源。相应地，所述电路模块处于休眠状态。由于电路模块与电源断开，流经空闲电路模块的漏电流得到减小，从而降低了电路模块在空闲时的功耗。通过将选通信号PGSEL设置为不同的电平，来控制开关电路的断开和连通，进而控制电路模块处于激活状态还是休眠状态。
[0004]负载的突然变化会导致电源特性的变化。尤其是在将电路模块连接到电源时，需要对电路模块进行充电，从而导致大量的电荷从电源转移到电路模块。大量电荷在短时间内的转移将导致电源电平发生抖动，从而在与被唤醒电路模块相邻的其他电路模块中弓I起噪声。通常可以采用两种方法来缓解这种负面作用。
[0005]一种方法是使用多个开关电路进行供电门控。在将电路模块与电源连通时，按照一定的时间间隔逐个地操作这些开关电路。这样，操作各个开关电路所引起的电源负载变化都比较小，而且在时间上相互错开。这种方法需要为一个电路模块提供多个开关电路控制信号。
[0006]另一种方法是降低选通信号PGSEL的电平转换速率。信号的电平转换速率表示信号从一个电平转换到另一个电平的速率。将选通信号PGSEL由跳变信号缓变信号，就可以使得开关电路缓慢地断开和缓慢地连通。但是，一般来说，希望信号的电平转换速率越快越好。因此这种方法需要生成特殊的信号来作为PGSEL。
[0007]因此，需要一种新的用于供电门控的电路和方法。
【发明内容】
[0008]本发明实施例提供用于供电门控的电路和方法，以便减小供电门控对供电网络的影响。
[0009]根据本发明实施例的一种用于供电门控的电路，包括:开关电路，连接在电路模块和具有目标电平的供电网络之间，所述开关电路在其控制信号输入端接收控制信号，从而在所述控制信号的控制下对电路模块和供电网络之间的连接进行门控，其中所述开关电路和所述电路模块在第一节点相连；调制振荡器，其使能信号输入端连接到用于使能所述调制振荡器的选通信号，其控制信号输入端连接到所述第一节点，其输出端连接到所述开关电路的控制信号输入端，其中所述调制振荡器输出的振荡信号受所述第一节点的电平的调制。
[0010]根据本发明实施例的用于供电门控的方法，包括:接收选通信号，所述选通信号用于指示需要通过开关电路将第一节点的电平转换成目标电平，所述开关电路连接在所述第一节点和具有所述目标电平的第二节点之间；响应于所述选通信号，生成振荡信号；以所述振荡信号控制所述开关电路，从而使得所述开关电路交替地连通和断开所述第一节点和所述第二节点之间的连接，其中，所述振荡信号受所述第一节点的实际电平与所述目标电平的差值的调制。
[0011]根据本发明实施例提供的技术方案，可以降低供电门控对供电网络的影响。
【附图说明】
[0012]通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0013]图1是现有技术中用于供电门控的电路。
[0014]图2、图4和图6是根据本发明实施例的用于供电门控的电路。
[0015]图3A到图3C、图5A到图5C是根据本发明实施例的用于供电门控的电路的波形图。
[0016]图7是根据本发明实施例的用于供电门控的方法的流程图。
[0017]图8是根据本发明实施例的用于供电门控的电路的波形图。
【具体实施方式】
[0018]下面参照附图，结合具体实施例对本发明进行描述。这样的描述仅仅出于说明目的，而不意图对本发明的范围进行限制。仅以举例说明的目的给出附图并因此没有按比例绘制。此外，当第一元件被描述为与第二元件相连或者连接到第二元件时，第一元件不仅可以直接与第二元件相连，而且还可以借助第三元件间接地与第二元件相连。进一步地，为了清楚，省略了对完全理解本发明不必要的一些元件。在附图中，相似和相应的元件由相似的附图标记代表。
[0019]本领域技术人员可以理解，在数字电路中，电平和器件类型具有对称的关系。例如，N型晶体管的导通电平是高电平，P型晶体管的导通电平是低电平。因此，在下面的描述中所涉及的对高低电平的条件，均可以通过对相关器件的类型进行改变而进行变化。此外，也可以通过增加额外的器件对所示条件进行变化。例如对于高电平导通的N型晶体管，如果在N型晶体管的栅极与输入信号之间增加反相器件，那么该晶体管可以在输入信号为低电平时导通。又例如，在仅仅利用晶体管的导通/截止特性时，晶体管的源极和漏极可以互换。这些变形均等同于以下所描述的本发明的实施例并且落入本专利的保护范围。
[0020]图2示出了根据本发明实施例的用于供电门控的电路。在图2中，在电路模块和电源之间设置开关电路。当开关电路连通时，电路模块既连接到电源又连接到地，从而处于激活状态；当开关电路断开时，电路模块只连接到地而没有连接到电源，从而处于休眠状态。根据本发明的另一实施例，也可以在电路模块和地之间设置开关电路。当开关电路连通时，电路模块既连接到电源又连接到地，从而处于激活状态；当开关电路断开时，电路模块只连接到电源而没有连接到地，从而处于休眠状态。根据本发明的又一实施例，还可以在电路模块和电源之间设置第一开关电路，在电路模块和地之间设置第二开关电路。当第一开关电路和第二开关电路均连通时，电路模块既连接到电源又连接到地，从而处于激活状态。在下面的描述中，以开关电路位于电源和电路模块之间的情况为例进行说明。但是，也可以将所述结构应用于开关电路位于电路模块和地之间的情况。
[0021]在图2中，开关电路与电路模块在第一节点相连。本领域技术人员可以理解，在开关电路将电源和电路模块断开之后，由于电路模块只连接到地，因此所述第一节点的电平和地的电平是一致的。当开关电路将电源和电路模块连通之后，第一节点的电平从地电平转换到电源电平。换句话说，选通信号也可以看做一指示信号，其指示是否需要将第一节点的电平从当前电平转换到一不同于当前电平的目标电平。在下面的说明中，用V_VDD表示第一节点的电平。
[0022]选通信号PGSEL连接到调制振荡器的使能信号输入端。调制振荡器的输出端连接到开关电路的控制信号输入端。所述调制振荡器在被使能后输出振荡信号。输出的振荡信号可以是正弦波，也可以是方波，还可以是其他任意振荡波形。本领域技术人员容易实现将一种振荡波形转换成另一个振荡波形。在下面的说明中，用V_CNTL表示调制振荡器输出的振荡信号的电平。
[0023]调制振荡器的控制信号输入端连接到第一节点。这样，调制振荡器输出的振荡信号就受V_VDD的调制。
[0024]对于特定的电路模块而言，对其进行充电所需要的电荷量是一定的。在图2中，振荡信号作为开关电路控制信号。因此，开关电路可能在振荡信号作用下，时而处于连通状态，时而处于断开状态。根据本发明实施例，对电路模