多输入多输出调节器控制器系统的制作方法
本申请要求2016年3月2日提交的题为“multipleinputmultipleoutputregulatorcontrollersystem”的美国临时专利申请no.62/302,726和2016年5月17日提交的题为“multipleinputmultipleoutputregulatorcontrollersystem”的美国临时专利申请no.62/337,502的权益，其公开内容以它们的整体通过引用明确地并入本文。
本公开一般地涉及电子电路，并且更特别地涉及一种改进的调节器电路配置，其具有在多个调节器电路之间共享的电压控制电路。
背景技术
电子系统可以使用一个或多个经调节的电压向各种子系统供电。调节器是一种提供这种经调节的电压的电路。调节器被配置为接收输入电压并且作为响应生成经调节的输出电压。一种常见类型的调节器是低压差(ldo)调节器。ldo调节器是一种直流(dc)线性电压调节器，其可以在输入(或供应)电压非常接近输出电压时调节输出电压。其他常见类型的调节器电路包括开关调节器和其他线性调节器。
调节器电路可以由电压控制电路、电流控制器电路或两者来控制。与常规调节器相关联的一个常见问题是，控制器电路系统可能构成调节器的集成电路器件面积的大部分。这在调节器被额定用于小功率处理时可能是显著量的器件面积。另外，常规调节器在模块化基础上被设计用于系统级集成。因此，在利用多个调节器的系统中，相同调节器控制电路系统的多个实例被复制用于每个调节器，这占据可用集成器件面积的显著部分。
技术实现要素：
本文描述的各方面涉及一种用于控制调节器电路中的电压调节的电路。在本公开的一方面，提出了一种电路。该电路包括调节器电路，每个调节器电路被配置为接收电压控制信号，并且根据其来输出经调节的电压信号。每个调节器电路包括与电压控制节点耦合以存储控制电压的电容器。该电路还包括电压控制电路，其具有与调节器电路的电压控制节点耦合的输出。电压控制电路具有被配置为感测从调节器电路输出的经调节的电压信号的输入，并且输出电压控制信号以设置调节器电路的控制电压。另外，该电路包括第一开关集合，第一开关集合被配置为选择性地将电压控制电路的输出与调节器电路的电压控制节点中的所选择的一个电压控制节点耦合。该电路进一步包括第二开关集合，第二开关集合被配置为选择性地把从调节器电路输出的经调节的电压信号中的所选择的一个经调节的电压信号与电压控制电路的输入耦合。
在一方面，该电路进一步包括至少一个缓冲器电路。(多个)缓冲器电路具有输入和输出，输入与调节器电路的一个或多个电压控制节点耦合，输出与电压控制电路耦合以对电压控制电路的节点预充电。
在一方面，该电路进一步包括至少一个缓冲器电路。(多个)缓冲器电路具有缓冲器电路输入和缓冲器电路输出，缓冲器电路输入与电压控制电路输出耦合，缓冲器电路输出耦合到调节器电路中的调节器电路，以在电压控制电路与调节器电路之间提供路由分离。
在一方面，至少一个缓冲器电路包括耦合在晶体管的第二端子与晶体管的第一端子之间的电流调节回路。电流调节回路包括镜像晶体管。
在一方面，该电路进一步包括第三开关集合。第三开关集合被配置为，通过缓冲器电路选择性地将调节器电路的电压控制节点与电压控制电路的输出节点耦合，以对电压控制电路的输出节点预充电。
在一方面，该电路进一步包括第三开关集合，第三开关集合被配置为选择性地将调节器电路的电压控制节点与缓冲器电路的输入端子耦合。缓冲器电路的输出端子耦合到电压控制电路的输出节点。
在一方面，具有耦合到调节器电路的电压控制节点中的所选择的一个电压控制节点的输入的(多个)缓冲器电路，在第一时间间隔期间，与电压控制电路的输出耦合。调节器电路的电压控制节点中的所选择的一个电压控制节点，在第一时间间隔之后的第二时间间隔期间，通过第一开关集合中的一个开关，与电压控制电路的输出耦合。从调节器电路输出的经调节的电压信号中的所选择的一个经调节的电压信号，在与第一时间间隔和第二时间间隔交叠的第三时间间隔期间，通过第二开关集合中的一个开关，与电压控制电路的输入耦合。
在一方面，每个调节器电路进一步包括缓冲器电路，缓冲器电路具有输入和输出，输入耦合到电压控制节点以接收控制电压，输出被配置在电压控制回路中，以设置调节器的输出处的经调节的电压信号。
在一方面，该电路进一步包括时钟间隔。第一开关集合在第一时钟间隔期间，选择性地将电压控制电路的输出与电压控制节点中的所选择的一个电压控制节点耦合。第二开关集合在至少第二时钟间隔期间，选择性地把从调节器电路输出的经调节的电压信号中的所选择的一个经调节的电压信号与电压控制电路的输入耦合。第二时钟间隔与第一时钟间隔交叠。
在一方面，电压控制电路包括电阻器划分器电路。电阻器划分器电路具有输入和输出，输入与第二开关集合耦合以从调节器电路接收经调节的电压信号，输出被配置为提供反馈电压信号。
在一方面，电阻器划分器电路包括可变电阻元件，可变电阻元件基于从调节器电路输出的经调节的电压信号中的所选择的一个经调节的电压信号来调整电阻值。
在一方面，电压控制电路进一步包括放大器。放大器包括第一输入和第二输入，第一输入与电阻器划分器电路耦合以接收反馈电压信号，第二输入被耦合以接收参考电压信号。放大器还包括输出，输出基于将反馈电压信号与参考电压信号相比较来生成电压控制信号。
在一方面，从调节器电路中的第一调节器电路输出的第一经调节的电压信号不同于从调节器电路中的第二调节器电路输出的第二经调节的电压信号。
在一方面，电压控制电路以及第一和第二开关集合形成用于调节器中的每个调节器的电压调节回路。电压调节回路被配置为对调节器电路的电压控制节点的控制电压进行调节。在一方面，电压调节回路在不同的时间间隔处，针对调节器电路中的中的每个调节器电路，形成离散时间电压调节回路。
在一方面，一个或多个调节器电路进一步包括电流控制电路。电流控制电路可以针对每个调节器形成连续时间电流调节回路。电流控制电路还可以具有比电压控制电路的响应时间更快的响应时间。
在一方面，电流控制电路包括传输晶体管。传输晶体管具有接收用于所选择的调节器电路的输入电压的第一端子、向所选择的调节器电路的输出节点提供经调节的输出电压的第二端子、以及控制端子。电流控制电路还包括电流感测晶体管。电流感测晶体管具有第一端子，第一端子在调节器电路的输出处与传输晶体管的第二端子耦合。电流感测晶体管还具有第二端子和控制端子，第二端子在所选择的调节器电路的输出节点处输出与负载电流互补的回路电流，控制端子从电压控制电路接收电压控制信号。电流控制电路进一步包括电流调节回路，其耦合在电流感测晶体管的第二端与传输晶体管的控制端子之间。电流调节回路包括电流镜以及一个或多个电流求和电路。
在一方面，调节器电路是线性调节器电路。在另一方面，调节器电路是开关调节器电路。在一方面，至少一个开关调节器电路包括具有耦合到电压控制节点的输入的比较器、至少一个开关晶体管、以及耦合到(多个)开关晶体管的端子的电感器。在一方面，(多个)开关调节器进一步包括电流控制电路，电流控制电路具有被配置为感测电流的输入和耦合到比较器的第二端子的输出。
在本公开的另一方面，提出了一种方法。该方法包括：生成从调节器电路集合中的每个调节器电路输出的经调节的电压信号。每个调节器电路包括与电压控制节点耦合以存储控制电压的电容器。该方法还包括：选择性地把从调节器电路输出的经调节的电压信号中的所选择的一个经调节的电压信号与电压控制电路的输入耦合。此外，该方法包括：从电压控制电路的输出来输出电压控制信号，以及选择性地将电压控制电路的输出与调节器电路的电压控制节点中的所选择的一个电压控制节点耦合。每个调节器电路被配置为接收电压控制信号以设置控制电压，并且根据其来输出对应的经调节的电压信号。
在本公开的又另一方面，提出了一种电路。该电路包括用于产生经调节的电压的调节器部件。每个调节器部件被配置为接收电压控制信号，并且根据其来输出经调节的电压信号。每个调节器部件包括用于在电压控制节点上存储控制电压的部件。该电路还包括用于控制调节器部件的电压控制部件，电压控制部件具有选择性地与调节器部件的电压控制节点耦合的输出。电压控制部件具有被配置为感测从调节器部件输出的经调节的电压信号的输入，并且输出电压控制信号以设置调节器部件的控制电压。另外，该电路包括用于选择性地将电压控制部件的输出与调节器部件的电压控制节点中的所选择的一个电压控制节点耦合的部件。该电路进一步包括用于选择性地把从调节器部件输出的经调节的电压信号中的所选择的一个经调节的电压信号与电压控制部件的输入耦合的部件。
以下详细描述和附图提供对本发明的性质和优点的更好理解。
附图说明
为了更好地理解至少某些方面，将参考以下详细描述，其将结合附图来阅读。
图1描绘了根据本公开的各方面的示例性电路的框图，该示例性电路包括在调节器电路之间共享的电压控制电路时间。
图2a描绘了根据本公开的各方面所配置的示例性电压控制电路的框图。
图2b描绘了根据本公开的各方面的包括预充电电路的示例性电路的框图。
图2c描绘了根据本公开的各方面的包括预充电电路的另一示例性电路的框图。
图2d描绘了根据本公开的各方面的示例性缓冲器电路的框图，该示例性缓冲器电路用于在调节器控制器与调节器电路之间的扩展路由。
图2e描绘了根据本公开的各方面的缓冲器电路的框图，该缓冲器电路用于在稳态操作期间在调节器控制器与调节器电路之间的扩展路由。
图2f描绘了根据本公开的各方面的缓冲器电路的框图，该缓冲器电路用于在耦合瞬态操作期间在调节器控制器与调节器电路之间的扩展路由。
图2g是框图，其描绘了根据本公开的各方面的操作在正常功率模式(npm)中的缓冲器电路的示例。
图2h是框图，其描绘了根据本公开的各方面的操作在低功率模式(lpm)中的缓冲器电路的示例。
图3a-3c描绘了根据本公开的各方面的用于控制调节器电路的示例性电路配置的框图。
图3d描绘了根据本公开的用于控制调节器电路的电路配置的示例瞬态响应的曲线图。
图4a描绘了根据本公开的各方面的共享电压控制电路配置的示例框图，该共享电压控制电路配置用于与不同电压电平处的多个经调节的电压一起使用。
图4b描绘了根据本公开的各方面的用于与开关调节器一起使用的示例性共享电压控制电路配置的框图。
图4c描绘了用于根据本公开的各方面使用的示例性开关调节器的框图。
图5a-5b描绘了根据参考图3a-3c的电路配置所描述的技术的、用于跨调节器电路而分时共享电压控制电路的示例性过程的流程图。
图6是示出了示例性无线通信系统的框图，在该示例性无线通信系统中可以有利地采用本公开的方面。
具体实施方式
贯穿本描述，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，对本领域的技术人员将明显的是，本文描述的技术可以没有这些具体细节中的一些具体细节而被实践。在其他情况下，公知的结构和设备可以用框图形式示出，以避免使本公开的底层原理模糊不清。
基于这些教导，本领域的技术人员应当明白，本公开的范围旨在覆盖本公开的任何方面，而不论是独立于本公开的任何其他方面被实施还是与本公开的任何其他方面组合地被实施。例如，使用所阐述的任何数目的方面，可以实施装置或者可以实践方法。另外，本公开的范围旨在覆盖使用其他结构、功能或者附加于或不同于所阐述的本公开的各个方面的结构和功能而实践的这种装置或方法。应当理解，所公开的本公开的任何方面可以通过权利要求的一个或多个元素而被具体化。
本文中使用词语“示例性”来意指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何方面不一定被解释为相对于其他方面是优选的或有利的。
贯穿本描述使用的术语“耦合”意指“连接，不论是直接地还是通过中间连接、电气、机械或其他方式间接地”，并且不一定限于物理连接。另外，该连接可以使得对象永久地被连接或可释放地被连接。
尽管本文描述了特定方面，但是这些方面的许多变化和排列落入本公开的范围内。尽管提到了优选方面的一些益处和优点，但是本公开的范围不旨在限于特定的益处、用途或目的。相反，本公开的各方面旨在广泛地适用于不同的技术、系统配置、网络和协议，其中的一些在附图中以及在优选方面的以下描述中通过示例的方式被说明。详细描述和附图仅是对本公开的说明而不是限制，本公开的范围由所附权利要求和它们的等同物限定。
另外，本文描述的各方面使用场效应晶体管(fet)技术来实施。然而，应当注意，本文描述的电路技术不限于任何特定类型的晶体管。本领域的技术人员将明白，其他类型的晶体管或等效器件可以用来实施本文描述的电路技术。此外，应当进一步注意，尽管本文描述的技术基于pfet晶体管配置，但是本领域的技术人员将明白，所公开的电路中的许多电路也可以基于nfet晶体管配置。
用于常规电压调节器的控制器逻辑涵盖用于调节器电路系统的整个集成电路器件面积的大部分。本公开的某些方面包括一种改进的调节器控制器电路配置，其具有在调节器之间分时共享的电压控制电路，用于在不同的时间间隔控制调节器电路的电压。除了其他事物以外，共享电压控制电路系统还有利于减小整个集成电路(ic)器件面积。
在至少某些方面，公开了一种混合控制机构，其包括电流控制电路和共享电压控制电路，电流控制电路包括连续时间电流调节回路，共享电压控制电路包括离散时间电压调节回路。电压控制电路可以与不同的调节器电路分离并且在它们之间被共享，每个调节器电路可能具有不同的经调节的输出电压。共享电压控制器电路系统可以与调节器的功率级分离并且在它们之间被分时共享。具体地，调节器电路的调节器控制器硬件可以被分离成连续时间模拟电流调节回路和离散时间电压调节回路，连续时间模拟电流调节回路处理用于瞬态负载电流的快速瞬态响应，离散时间电压调节回路在多个调节器之间被分时共享。
这样的分时共享电压控制电路配置可以在集成电路器件面积方面提供显著的成本节省，并且还可以向电路设计者提供更多的灵活性用于调节器控制器电路的系统级放置。这也可以导致更简化的设计，因为控制器的数目被限制。另外，离散时间电压调节回路可以在控制器之间被共享，以减小浪费的集成器件面积。
下文提供的是所描述的各方面可以被实施在其上的示例电路的描述。尽管某些元件可能被描绘为分离的组件，但是在一些情况下，组件中的一个或多个组件可以组合成单个组件或设备。类似地，尽管某种功能可以被描述为由电路内的单个元件或组件执行，但是该功能在某些情况下可以由以在功能上协调的方式一起工作的多个元件或组件来执行。
图1描绘了示例性电路100的框图，示例性电路100包括在调节器电路之间共享的电压控制电路时间。在图示的示例中，电路100包括共享电压控制电路105，共享电压控制电路105具有与调节器电路“调节器_1”、“调节器_2”、......、“调节器_n”耦合的输出节点。例如，当节点直接连接或者经由电压或电流沿着信号路径为电响应性的时，电路节点可以被耦合。本公开的特征和优点包括具有多个调节器电路的系统，其中调节器电路中的一些或全部可以共享电压控制电路。在这个示例中，调节器1至n的输入每个与电压控制节点vctl_1、vctl_2、......、vctl_n上的相应控制电压耦合，并且调节器电路的输出每个分别包括输出负载电容cl1、cl2、......、cln。例如，输出负载电容可以是调节器电路的输出负载的电容。输出负载可以具有其他阻抗，并且不限于电容性负载。每个调节器电路1至n分别包括电压控制节点vctl_1、vctl_2、......、vctl_n和内部电容chold1、chold2、......、choldn。对于调节器中的每个调节器，电压控制节点vctl_1、vctl_2、......、vctl_n的控制电压分别存储在内部电容器chold1、chold2、......、choldn中。
示例电路100进一步包括被划分成具有不同相位的时钟间隔clk_1、clk_2、......、clk_n的输入时钟信号，例如，如图1中示出的。在本公开的一方面，时钟间隔可以被划分成相等的时间间隔。在其他方面，时钟间隔的持续期可以根据特定电路设计的各种参数和约束而个体地被调整。此外，输入时钟信号间隔可以使用一个或多个时钟发生器电路来生成(参见例如下面的图2)。输入时钟信号可以由一个或多个内部或外部时钟发生器电路来生成。在一方面，(多个)时钟发生器电路可以包括时钟划分器电路系统，其被配置用于将输入时钟信号划分成时钟间隔clk_1、clk_2、......、clk_n。在至少某些方面，输入时钟信号间隔可以从一个或多个不同的时钟信号导出或与其组合，以获得作为结果的输入时钟信号。输入时钟信号可以与一个或多个单独的时钟信号组合。例如，输入时钟信号可以从直接输入到电路100中的时钟信号导出，或者经由一个或多个中间组合或时序逻辑电路导出。
在图示的示例中，共享电压控制电路105的输出节点处的电压控制信号vctl_out经由第一开关集合s1b、s2b、......、snb选择性地与调节器的输入电压控制节点vctl_1、vctl_2、......、vctl_n耦合，以便对调节器电路1至n的电压进行调节。第一开关集合s1b、s2b、......、snb可以被实施为能够选择性地建立和断开电路连接的任何类型的电开关，并且本文描述的各方面不限于任何特定类型的开关或电切换技术。第一开关集合s1b、s2b、......、snb可以使用fet器件来实施。在一个方面，第一开关集合s1b、s2b、......、snb可以被实施为解复用器电路。
第一开关集合s1b、s2b、......、snb可以被配置为，在不同的时钟间隔clk_1、clk_2、......、clk_n处，选择性地把从共享电压控制电路105输出的电压控制信号vctl_out与调节器1至n的输入中的所选择的一个输入耦合。为了实现这一点，第一开关集合s1b、s2b、......、snb可以每个由时钟间隔clk_1、clk_2、......、clk_n中的一个时钟间隔来选择。时钟间隔可以被提供以在适当的时钟间隔期间选择适当的调节器电路，并且例如可以是非交叠的时钟相位。在这个示例中，时钟间隔clk_1可以被耦合以选择调节器_1的开关s1b，时钟间隔clk_2可以被耦合以选择调节器_2的开关s2b，并且时钟间隔clk_n可以被耦合以选择调节器_n的开关snb。
电路100进一步包括电压调节回路101中的第二开关集合s1a、s2a、......、sna，其耦合在从调节器输出的经调节的电压vout1、vout2、......、voutn与共享电压控制电路105的输入vin之间。第二开关集合s1a、s2a、......、sna可以在相应的不同时钟间隔clk_1、clk_2、......、clk_n中的一个时钟间隔期间，选择性地把从相应调节器1至n输出的经调节的电压vout1、vout2、......、voutn中的所选择的一个经调节的电压与共享电压控制电路105的输入vin耦合。
第二开关集合s1a、s2a、......、sna可以被实施为能够选择性地建立和断开电路连接的任何类型的电开关，并且本文描述的各方面不限于任何特定类型的开关或电切换技术。在一个方面，第二开关集合s1a、s2a、......、sna可以被实施为复用器电路。第二开关集合s1a、s2a、......、sna可以使用fet器件来实施。
针对调节器电路1至n中的每个调节器电路，输出电压vout1、vout2、......、voutn的电压调节可以基于从共享电压控制电路105输出的电压控制信号vctl_out来执行，而替代针对调节器中的每个调节器使用个体的电压控制电路来执行。这是有利的，因为除了其他事物以外，电压控制电路105的电路元件不需要针对调节器电路中的每个调节器电路被复制。在电路实施方式中存在许多调节器的情况下，这种技术可以导致显著的集成电路器件面积节省。
在操作中，用于调节器1至n中的每个调节器的输入可以在分时共享的基础上，在不同的离散时钟间隔clk_1、clk_2、......、clk_n处，选择性地与从共享电压控制电路105输出的电压控制信号vctl_out耦合。例如，在第一时钟间隔期间(例如，当clk_1有效时)，开关s1a和s1b可以闭合以形成连接，而开关s2a、s2b、sna和snb可以开路。在这种情况下，电压控制电路105的电压控制信号vctl_out可以经由开关s1b选择性地与调节器_1的电压控制节点vctl_1耦合，而电压控制信号vctl_out从其他电压控制节点vctl_2、......、vctl_n断开。另外，调节器_1的经调节的输出电压vout1可以经由开关s1a选择性地与共享电压控制电路105的输入vin耦合，而调节器_2的经调节的输出电压vout2和调节器_n的voutn从共享电压控制电路105断开。
类似地，在第二时钟间隔期间(例如，当clk_2有效时)，开关s2a和s2b可以闭合以形成连接，而开关s1a、s1b、sna和snb可以开路。在这种情况下，电压控制电路105的电压控制信号vctl_out可以经由开关s2b选择性地与调节器_2的电压控制节点vctl_2耦合，而电压控制信号vctl_out从其他电压控制节点vctl_2、......、vctl_n断开。另外，调节器_2的经调节的输出电压vout2可以经由开关s2a选择性地与共享电压控制电路105的输入vin耦合，而调节器_1的经调节的输出电压vout1、调节器_n的voutn从共享电压控制电路105断开。
通过以这种方式分时共享电压控制电路105的电压控制信号vctl_out，电路100可操作为提供适当的控制电压，而使用相同的分时共享的电压控制电路的电路系统来分别调节不同调节器1至n的经调节的输出电压vout1、vout2、......、voutn。在一些方面中，使用所描述的技术的调节器可以具有相同的输出电压(例如，vout1＝vout2)，并且在其他方面中，不同的调节器可以具有不同的输出电压(例如，vout1≠vout2)。使用相同电压控制电路的不同调节器上的相同和不同输出电压的组合也是可能的。
图2a描绘了根据本公开的各方面来配置的示例性电压控制电路200a的框图。在图2a的所图示的示例中，电路200a包括经由一组电压控制开关216分别与调节器1和2的输入(例如，vctl_1和vctl_2)耦合的共享电压控制电路205。电压控制开关216可以对应于上面关于图1描述的第一开关集合s1b、s2b、......、snb。在一个方面，电压控制开关216可以被实施为解复用器电路。类似地，共享电压控制电路205经由一组经调节的电压开关214分别与调节器1和2的输出(例如，vout1和vout2)耦合。经调节的电压开关214可以对应于上面关于图1描述的第二开关集合s1a、s2a、......、sna。在一个方面，电压控制开关216可以被实施为复用器电路。
如图2a中示出的，共享电压控制电路205包括电阻器划分器电路，其包括电阻器r1和r2。电阻器划分器电路可以被配置为从调节器1或2中的所选择的一个调节器接收经调节的电压输出，并且作为响应而输出反馈电压信号vfb。共享电压控制电路205可以进一步包括误差放大器220。误差放大器220可以使用本领域的技术人员公知的运算放大器配置来实施。
例如，误差放大器220可以被配置为检测由输出负载电流造成的调节器电路的输出电压中的误差(dc偏移)。误差放大器220可以被配置为接收第一输入处的反馈电压信号vfb和第二输入处的参考电压信号vref。在一个方面，误差放大器220可以被配置为将反馈电压信号vfb与参考电压信号vref相比较，并且响应于该比较来提供输出电压控制信号vctl_out。例如，经调节的电压的中误差可以由误差放大器220通过将第一输入端子处的反馈电压vfb与第二输入端子处的参考电压vref相比较来检测。误差放大器220可以被配置为，响应于在比较电压vfb与vref时检测到误差，而驱动它的输出节点vctl_out以校正输出电压误差。误差放大器220被配置为，响应于误差放大器220的输入处的vfb和vref的电压之间的差异来驱动输出vctl_out。
在图2a的所图示的示例中，共享电压控制电路205进一步包括补偿器电路225，其与共享电压控制电路205的输出节点耦合。在一个方面，补偿器电路225可以包括单个补偿电容器(未示出)，其可以用来跨不同的工艺、电压、温度变化、输出加载、外部电容、和/或印刷电路板(pcb)寄生变化来稳定误差放大器220的输出节点处的波动。补偿电容器可以用来稳定电压调节回路，并且控制误差放大器220的阶跃响应中的过冲和振铃。
电路200a进一步包括一个或多个时钟间隔发生器电路217，其被配置为从例如时钟clk生成时钟信号间隔。在一个方面，一个或多个输入时钟信号可以被划分成时钟间隔，时钟间隔将被提供给电压控制开关216以便在时钟间隔中的一个时钟间隔期间选择调节器中的每个调节器(例如，通道选择)。例如，如上面的图1中图示的，时钟间隔clk_1、......、clk_n可以是单独的时钟信号，其中在一个时间，时钟信号中的仅一个时钟信号处于高状态以激活特定开关。将理解，范围广泛的时钟间隔技术可以用来选择性地将不同的调节器耦合到共享电压控制电路。例如，(多个)时钟间隔发生器电路217可以包括一个或多个时钟划分器电路，以从输入时钟信号clk生成时钟间隔。电路200a的输入时钟信号clk可以是直接连接的时钟信号，可以是从一个或多个不同的时钟信号导出的信号，或者可以经由一个或多个中间组合或时序逻辑电路来接收。
图2a中的示例说明了本公开的另一方面。在一些方面，调节器电路可以包括电流控制电路。在这个示例中，调节器1包括电流控制电路206，而调节器2包括电流控制电路207。例如，特定方面的特征和优点可以包括对电压控制电路系统进行共享以维持电压控制回路的调节器，并且当特定调节器从电压控制电路系统断开时，调节器中的一些或全部中的电流控制电路可以维持电流控制回路，以对每个调节器的输出处的改变作出响应。电流控制电路可以具有比共享电压控制电路的较慢响应时间(例如，较低带宽)更快的响应时间(例如，较宽带宽)。在一些实施方式中，不同调节器中的电流控制电路可以具有相同架构，而在其他实施方式中，不同调节器中的电流控制电路具有不同架构。为了说明性的目的，下面提供了具有每个调节器中的相同电流控制电路和共享电压控制电路系统的调节器的一个示例实施方式。
图2b描绘了根据本公开的各方面的包括预充电电路的示例性电路200b的框图。本示例说明了另一特征。这里，调节器1-n使用共享电压控制电路299生成经调节的输出电压。例如，本公开的各方面可以包括预充电电路，其用于在共享电压控制电路299与调节器控制电压耦合之前，对共享电压控制电路299的至少一个节点进行预充电。在这个示例中，在vctl_out被耦合到不同调节器的不同电压控制节点之前，预充电电路对vctl_out的值预充电。
在这个示例中，电路200b进一步包括缓冲器电路251、252和253，每个缓冲器电路具有输入端子和输出端子，输入端子耦合到调节器的电压控制节点vctl_1、vctl_2、......、vctl_n，输出端子可以经由第三开关集合s1c、s2c、......、snc选择性地与从共享电压控制电路299输出的电压控制信号vctl_out耦合。在一个方面，例如，缓冲器可以使用单位增益放大器、或者感测控制电压并将vctl_out驱动到相同电压的其他电路系统来实施。
第三开关集合s1c和s2c可以被配置为，经由缓冲器电路251-253，选择性地将相应调节器电路的电压控制节点vctl_1、vctl_2、......、vctl_n的内部控制电压(存储在内部电容器chold1、chold2、......、choldn中)与共享电压控制电路299的电压控制信号vctl_out耦合。这可以被完成以在内部电压控制节点vctl_1或vctl_2或vctl_n选择性地与共享电压控制电路299的输出节点耦合之前，对共享电压控制电路299的输出电压控制节点进行预充电。
在所图示的示例中，开关s1c可以选择性地耦合在缓冲器电路251的输出端子与共享电压控制电路299的输出节点之间。类似地，开关s2c可以选择性地耦合在缓冲器电路252的输出端子与共享电压控制电路299的输出节点之间。相似地，开关snc可以选择性地耦合在缓冲器电路253的输出端子与共享电压控制电路299的输出节点之间。
例如，开关s1c可以被配置为，在开关s1b被激活以选择性地将电压控制信号vctl_out与调节器_1的内部电压控制节点vctl_1耦合之前的时钟间隔期间，选择性地将调节器_1的内部控制节点vctl_1上的控制电压与共享电压控制电路299的vctl_out耦合，以将电压控制信号vctl_out预充电到接近vctl_1的控制电压的值。时钟间隔clk_1可以闭合开关s1c，并且时钟间隔clk_2可以闭合开关s1b，以使得vctl_out上的电压在开关s1b被闭合之前近似等于控制电压vctl_1。
类似地，开关s2c可以被配置为，在开关s2b选择性地将电压控制信号vctl_out与调节器_2的内部电压控制节点vctl_2耦合之前的时钟间隔期间，选择性地将调节器_2的内部控制节点vctl_2上的控制电压与共享电压控制电路299的vctl_out耦合，以将电压控制信号vctl_out预充电到接近vctl_2的控制电压的值。
预充电可能有利的一个原因是，例如，因为不同调节器中的每个调节器可能具有不同的输入电压和/或输出电压，并且可能利用不同的控制电压电平来操作。因此，为了防止内部电压控制节点vctl_1、vctl_2、......、vctl_n中的电压电平中的误差，当内部电压控制节点首先与从共享电压控制电路299输出的电压控制信号vctl_out耦合时，缓冲器电路的输出节点可以首先经由开关s1c、s2c、......、snc选择性地与共享电压控制电路299的输出节点耦合，来将电压控制信号vctl_out预充电到适当的值，以调节不同调节器上的特定电压。
三个开关集合sxa、sxb和sxc可以被操作为在闭合电压反馈回路中选择性地耦合每个调节器以调节每个调节器输出处的电压，其中x是从1至n的数字(例如，s1a、s1b和s1c等)。例如，在s1c被闭合的第一时间间隔期间，第一缓冲器电路251具有耦合到用于调节器_1的电压控制节点vctl_1的输入、以及与电压控制电路的输出电压vctl_out耦合的输出。在第一时间间隔之后的第二时间间隔期间，vctl_out然后通过开关s1b耦合到电压控制节点vctl_1。例如，在第二时间间隔期间，s1c可以被开路并且s1b被闭合。在一个方面，在第三时间间隔期间，从调节器_1输出的经调节的电压vout1通过开关s1a与电压控制电路的输入(例如，vin)耦合，第三时间间隔可以近似等于第一时间间隔和第二时间间隔的和。参考图2b，时钟相位间隔clk_1可以设置用于闭合开关s1c的第一时间间隔，并且时钟相位间隔clk_2可以设置用于闭合开关s1b的第二时间间隔。在这个示例中，开关s1a在clk_1和clk_2两者的持续期期间被闭合。用于预充电(例如，闭合开关sxc)并且然后为每个调节器设置控制电压vctl_x(例如，闭合开关sxb)的交叠依次时间间隔可以有利于确保在闭合电压回路之前将vctl_out设置为适当的值，以例如减小电压瞬变并且加速电压调节过程。将理解，使用时钟相位来设置上面提到的时间间隔是一种用于建立时间间隔的技术。用于选择性地将调节器与共享电压控制电路耦合的其他技术也可以被使用。
图2c描绘了根据公开的各方面的包括预充电电路的另一示例电路的框图。在这个示例中，多个电容器上的控制电压通过一个或多个共享缓冲器电路而选择性地被耦合用于预充电操作。在这个示例中，第三集合的n个开关260-261被配置为选择性地将n个调节器电路的n个电压控制节点280-281与缓冲器电路262的输入端子耦合。开关260是第一开关，并且开关261是第n开关，并且电压控制节点280是第一电压控制节点，并且电压控制节点281是第n电压控制节点。缓冲器电路262的输出端子耦合到电压控制电路的输出节点，其在这个示例中是误差放大器(ea)的输出和补偿器电路的端子。开关260-261选择性地将电压控制节点280-281耦合到缓冲器电路262的输入，以对共享电压控制电路的输出进行预充电。例如，在第一时间间隔
图2c进一步说明了另一示例特征。在这个示例中，每个调节器电路进一步包括具有输入和输出的缓冲器电路，诸如缓冲器电路271-272，输入耦合到电压控制节点以接收控制电压，输出被配置在电压控制回路中以设置调节器的输出处的经调节的电压信号。在这个示例中，缓冲器电路271具有耦合到电压控制节点280以接收chold_1上的控制电压的输入、以及被配置在电压控制回路中以设置调节器_1的输出处的经调节的电压信号vout1的输出。类似地，缓冲器电路272具有耦合到电压控制节点281以接收chold_2上的控制电压的输入、以及被配置在电压控制回路中以设置调节器_n的输出处的经调节的电压信号voutn的输出。将理解，许多这样的调节器n(其中n是整数)可以被配置为如图2c中所示出的，以产生相同或不同的输出电压vout。此外，这里示出的缓冲器电路可以例如使用单位增益放大器来实施，或者使用用于对电压控制电路的输出进行预充电的等效电路、或用于将控制电压耦合到电压控制回路中的等效电路、或如上面说明的其两者来实施。
图2d描绘了根据本公开的各方面的示例性缓冲器电路270的框图。在图2d的示例中，缓冲器电路270可以包括用于接收输入缓冲器电压“缓冲器_in”的缓冲器电路输入(例如，晶体管mb1的控制端子)。缓冲器电路输入例如可以经由电压控制节点vctl_n与电压控制电路(例如，图2b的共享电压控制电路299)耦合。例如，vctl_n可以是(如图2b中示出的)将缓冲器电路251-253耦合到调节器电路“调节器_1”-“调节器_n”的一组电压控制节点(例如，vctl_1、vctl_2、vct1_n)中的一个电压控制节点。另外，缓冲器电路270可以例如经由缓冲器电路251-253耦合到图2b的共享电压控制电路299的电压控制输出vctl_out。
缓冲器电路270可以进一步在缓冲器电路输出(例如，节点e)处提供缓冲器电路输出电压“缓冲器_out”。节点e可以通过控制节点vb耦合到调节器电路“调节器_n”(例如，图2c的调节器_1-调节器_n)。在相关的方面中并且通过示例的方式，缓冲器电路270可以被实施为如图2c中示出的缓冲器电路271-272。例如，缓冲器电路271-272每个可以将节点e处的输出电压“缓冲器_out”供应给耦合到节点vb_n的调节器电路“调节器_1”-“调节器_n”。
缓冲器电路270提供电压控制电路(例如，图2b的共享电压控制电路299)与调节器电路(例如，图2b的调节器_1-调节器_n)之间的分离，以便减小这两者之间的路由寄生效应和通道耦合。特别地，线性调节器分离具有挑战性，因为信号在性质上是模拟的，并且难以创建低功率和低阻抗缓冲器来驱动模拟信号并抑制高摆动耦合。根据本公开的各方面，缓冲器电路270可以延伸控制器可以从功率级(例如，调节器电路)分开放置的路由距离，而具有减小的通道耦合。也就是说，不同于驻留在一起(或在紧密路由的附近)的常规控制器和功率级(例如，调节器电路)，使用缓冲器电路270，控制器(例如，图2b的共享电压控制电路299)和功率级(例如，图2b的调节器_1-调节器_n)可以在印刷电路板上间隔开，而没有增加的路由寄生效应。
参考图2d，电压控制节点vctl_n可以耦合到缓冲器电路输入(例如，晶体管mb1的控制端子)。晶体管mb1的第一端子可以耦合到电流源ib，并且晶体管mb1的第二端子可以耦合到输入电压vin。缓冲器电路270可以进一步包括电流调节回路，其耦合在晶体管mb1的第二端子与晶体管mb1的第一端子之间。在图2d的所图示的示例中，电流调节回路包括电流镜电路，电流镜电路包括与电压vin耦合的电流镜晶体管mc1/mc2、mc3/mc4和mc5/mc6以及电流源ib/k(k>1)。
在操作中，缓冲器电路270具有使用电流源将电压上拉或下拉以便在节点e处维持稳定的输出电压“缓冲器_out”的能力。例如，当节点e处的电压值变高时，晶体管mb1中的漏极电流减小。如果漏极电流小于参考电流(例如，ib/k)，则它将激活大的下拉电流(例如，等于跨晶体管mc3的电流减去跨晶体管mc6的电流)以将节点e处的电压值下拉。另外，由于晶体管mc2和mc3之间的电流相减，跨晶体管mc6的电流与跨晶体管mb1的电流方向相反。
本领域的普通技术人员将理解，缓冲器电路270仅是示例性的，并且可以按电压模式实施方式、电流模式实施方式、或其他实施方式来实施。
图2e描绘了在稳态操作期间缓冲器电路270的示例框图。如图2e的示例中所描绘的，在电流源不改变并且路由电容器处于3pf的值的稳态期间，跨晶体管mc1的电压等于ib，跨晶体管mc2的电压等于ib/k，并且跨镜像晶体管mc3/mc4和mc5/mc6的电压为零。出于这个示例的目的，路由电容器和稳态电流源是模型元件，并且可以用等效电路代替。此外，路由电容器的电容值(3pf)仅是示例性的并且不是限制性的。
图2f描绘了在耦合瞬态操作期间缓冲器电路270的示例框图。在耦合瞬态操作期间(例如，当节点e处的电压由于来自电流源的5.5v步升电流而变高时)，跨晶体管mc1的电流小于ib，跨晶体管mc2的电压小于ib/k，并且跨镜像晶体管mc3/mc4和mc5/mc6的电压大于零。这激活了下拉电流以补偿节点e处的输出电压“缓冲器_out”中的任何尖峰。出于这个示例的目的，路由电容器和步升电流源是模型元件，并且可以用等效电路代替。路由电容器的电容值(3pf)仅是示例性的并且不是限制性的。
图2g描绘了用于正常功率模式(npm)偏置电流的示例性缓冲器电路270的框图。如所描绘的，当电流源ib为5.6μa并且ib/k为3.3μa时，跨晶体管mc1的电压等于5.6μa，跨晶体管mc2的电压等于3.3μa，并且跨镜像晶体管mc3/mc4和mc5/mc6的电压为0μa。电流源ib和ib/k的值仅是示例性的和非限制性的，并且设想到其他值。
图2h描绘了用于低功率模式(lpm)偏置电流的示例性缓冲器电路270的框图。如所描绘的，当电流源ib为1.1μa并且ib/k为0.4μa时，跨晶体管mc1的电压等于1.1μa，跨晶体管mc2的电压等于0.4μa，并且跨镜像晶体管mc3/mc4和mc5/mc6的电压为0μa。电流源ib和ib/k的值仅是示例性的和非限制性的，并且设想到其他值。
图3a描绘了根据本公开的各方面的用于控制调节器电路的示例性电路300的框图。在这个图示的示例中，电路300包括共享电压控制电路305，其在调节器电路1和2的输入处与电压控制节点vctl_1和vctl_2耦合。共享电压控制电路305包括电阻器划分器电路(包括电阻器r1和r2)、误差放大器320和补偿器电路325，每个可操作为执行例如上面关于图2a的共享电压控制电路205描述的功能。
电路300进一步包括第一开关集合s1b和s2b、第二开关集合s1a和s2a、以及第三开关集合s1c和s2c。第一开关集合s1b和s2b可以被配置为，在不同的时钟间隔处，选择性地把从共享电压控制电路305输出的电压控制信号vctl_out分别与调节器1和2的电压控制节点vctl_1和vctl_2中的所选择的一个电压控制节点耦合。例如，共享电压控制电路305的输出节点可以在第一时钟间隔期间经由开关s1b选择性地与调节器1的输入电压控制节点vctl_1耦合，或者在第二时钟间隔期间经由开关s2b选择性地与调节器2的输入电压控制节点vctl_2耦合。
第二开关集合s1a和s2a可以分别耦合在从调节器1和2输出的经调节的电压vout1和vout2与在不同时钟间隔处的共享电压控制电路305的输入电压vin之间，不同时钟间隔从输入时钟信号(未示出)导出。例如，共享电压控制电路305的输入节点vin可以在第一时钟间隔期间经由开关s1a选择性地与调节器1的经调节的输出电压vout1耦合，或者在第二时钟间隔期间经由开关s2b选择性地与调节器2的经调节的输出电压vout2耦合。
如图3a中示出的，调节器1包括接收输入电压vin1的输入电压端子和具有输出负载电容cl1的输出电压端子。调节器1进一步包括输入功率级，输入功率级包括传输晶体管mpass。输入电压vin1可以与输入功率级晶体管mpass的第一端子耦合，并且经调节的输出电压vout1可以与输入功率级晶体管mpass的第二端子耦合。类似地，调节器2包括接收输入电压vin2的输入电压端子和具有输出负载电容cl2的输出电压端子。调节器2进一步包括输入功率级，输入功率级包括传输晶体管mpass。输入电压vin2可以与输入功率级晶体管mpass的第一端子耦合，并且经调节的输出电压vout2可以与输入功率级晶体管mpass的第二端子耦合。
在这个示例中，调节器1和2中的每个调节器进一步包括电流控制电路，电流控制电路包括电流调节回路。在图3a中，调节器1的组件进一步包括(1)电流感测晶体管msens，其具有第一端子、第二端子和控制端子，第一端子在调节器1的输出处与传输晶体管mpass的第二端子耦合，第二端子在调节器1的输出节点处输出与负载电流互补的回路电流i1，控制端子与电压控制节点vctl_1耦合以从共享电压控制电路305接收电压控制信号vctl_out。调节器1的组件进一步包括(2)电流调节回路，其耦合在电流感测晶体管msens的第二端子与传输晶体管mpass的控制端子之间。在所图示的示例中，电流调节回路包括电流镜电路以及一个或多个电流求和电路，电流镜电路包括电流镜晶体管m2a/m2b、m3a/m3b和m4/mpass，一个或多个电流求和电路包括与电压avdd耦合的电流源ia。
类似地，在这个示例中，调节器2的组件进一步包括(1)电流感测晶体管msens，其具有第一端子、第二端子和控制端子，第一端子在调节器2的输出处与传输晶体管mpass的第二端子耦合，第二端子在调节器2的输出节点处输出与负载电流互补的回路电流i2，控制端子与电压控制节点vctl_2耦合以从共享电压控制电路305接收电压控制信号vctl_out。调节器2的组件进一步包括(2)电流调节回路，其耦合在电流感测晶体管msens的第二端子与传输晶体管mpass的控制端子之间。在所图示的示例中，电流调节回路包括电流镜电路以及一个或多个电流求和电路，电流镜电路包括电流镜晶体管m2a/m2b、m3a/m3b和m4/mpass，一个或多个电流求和电路包括与电压avdd耦合的电流源ib。将理解，可以使用其他公知的线性调节器拓扑和电流控制电路。在这个示例中，通过不同感测晶体管的电流在如下的意义上与负载电流是互补的：随着负载电流改变，通过感测晶体管的电流在相反方向上改变(例如，如果调节器1的负载电流增大，则电流i1减小，并且如果调节器1的负载电流减小，则电流i1增大)。
另外，误差放大器320输出节点vctl_out选择性地与调节器1和2中的电流感测晶体管msens的栅极端子耦合，来分别将相应的电压控制节点vctl_1或vctl_2驱动到一个值，以校正调节器1和2的输出电压vout1或vout2中的误差。误差放大器320的输出节点可以基于调节器输出电压vout1或vout2，来驱动电流感测晶体管msens的控制端子(例如，栅极端子)。例如，当需要更多负载电流时(例如，由于负载瞬变)，调节器输出电压vout1或vout2可以减小。作为响应，共享电压控制电路305可以将msens的控制端子驱动到更高的值，以减小它的栅极到源极电压vgs，减小通过msens的电流，并且分别增大输出vout1或vout2处的输出电流，这校正了由瞬态负载电流引入的输出电压误差。
关于电流控制电路的配置和操作的进一步细节可以在2015年10月30日提交的题为“dualloopregulatorcircuit”的美国专利申请no.14/928,703中找到，其公开内容以它的整体明确地通过引用并入本文。
类似于图2b中的电路200b，电路300进一步包括一组缓冲器电路330和332，每个缓冲器电路具有输入端子和输出端子，输入端子耦合到调节器的电压控制节点vctl_1或vctl_2，输出端子可以经由第三开关集合s1c和s2c选择性地与从共享电压控制电路305输出的电压控制信号vctl_out耦合。第三开关集合s1c和s2c可以被配置为，经由缓冲器电路330和332，选择性地将相应调节器电路的电压控制节点vctl_1或vctl_2的内部控制电压与共享电压控制电路305的电压控制信号vctl_out耦合。这可以被完成以在内部电压控制节点vctl_1或vctl_2选择性地与共享电压控制电路305的输出节点耦合之前，对共享电压控制电路305的输出电压控制节点进行预充电。开关s1c可以选择性地耦合在缓冲器电路330的输出端子与共享电压控制电路305的输出节点之间，并且开关s2c可以选择性地耦合在缓冲器电路332的输出端子与共享电压控制电路305的输出节点之间。开关s1c可以被配置为，在开关s1b被激活以选择性地将电压控制信号vctl_out与调节器1的内部电压控制节点vctl_1耦合之前的时钟间隔期间，选择性地将调节器1的内部控制节点vctl_1上的控制电压与共享电压控制电路305的vctl_out耦合，以将电压控制信号vctl_out预充电到接近vctl_1的控制电压的值。类似地，开关s2c可以被配置为，在开关s2b选择性地将电压控制信号vctl_out与调节器2的内部电压控制节点vctl_2耦合之前的时钟间隔期间，选择性地将调节器2的内部控制节点vctl_2上的控制电压与共享电压控制电路305的vctl_out耦合，以将电压控制信号vctl_out预充电到接近vctl_2的控制电压的值。
示例预充电周期在图3b中示出，图3b描绘了根据本公开的各方面来配置的用于电路300的示例性预充电周期的框图。在所图示的示例中，预充电周期在第一时钟间隔clk_1a期间被实施。第一时钟间隔clk_1a被示出为有效，而其他时钟间隔clk_1b、clk_2a和clk_2b被示出为无效。当clk_1a有效时，开关s1c可以闭合以形成连接，而开关s1b、s2b和s2c可以开路。作为响应，在这个第一时钟间隔clk_1a期间，第一缓冲器电路330的输出可以经由开关s1c选择性地与共享电压控制电路305的输出节点耦合。
如所示出的，调节器1的电压vctl_1通过缓冲器电路330被耦合，以将共享电压控制电路305的输出节点预充电到接近vctl_1处的电压的值。这可以在如下的时钟间隔期间完成，该时钟间隔在电压控制节点vctl_1在后续的时钟间隔中经由开关s1b选择性地与电压控制信号vctl_out耦合之前。另外，开关s1a可以在第一时钟间隔clk_1a和第二时钟间隔clk_1b两者期间闭合，以提供足够的时间用于经调节的输出信号vout1通过误差放大器320传播到共享电压控制电路305的输出节点。
类似地，在不同的时钟间隔期间，诸如例如clk_2a(未示出)，开关s2c可以闭合以形成连接，而开关s1b、s1c和s2b可以开路。因此，开关s2c可以选择性地将缓冲器电路332的输出与共享电压控制电路305的输出节点耦合，以将其预充电到接近vctl_2处的电压的值。另外，开关s2a可以在第一时钟间隔clk_2a和第二时钟间隔clk_2b两者期间闭合，以提供足够的时间用于经调节的输出信号vout2通过误差放大器320传播到共享电压控制电路305的输出节点vctl_out。
这个示例进一步说明了电流控制电路。如上面提到的，例如，在调节器1或2的输出处经历的瞬态电流可以由电流控制电路来调节，电流控制电路包括调节器中的每个调节器的电流调节回路。例如，即使当共享电压控制电路305正在控制另一调节器时，电流控制电路也可以维持调节器的闭合回路控制。这通过调节器2的电流调节回路中的回路电流336来描绘，其对调节器2的输出vout2处的瞬态电流进行调节。这种瞬态电流响应可以类似地在调节器1的电流调节回路中有效(例如，回路电流334)。在这个示例中，例如，在预充电周期期间、电压控制周期期间、以及当特定调节器从共享电压控制电路305解耦时，调节器1和2的瞬态电流响应可以有效。
图3c描绘了根据本公开的各方面来配置的用于电路300的示例电压控制周期的框图。在所图示的示例中，电压控制周期在多个时钟间隔中的第二时钟间隔clk_1b期间被实施。第二时钟间隔clk_1b被示出为有效，而其他时钟间隔clk_1a、clk_2a和clk_2b被示出为无效。
当clk_1b有效时，开关s1b可以闭合以形成连接，而开关s1c、s2b和s2c可以开路。作为响应，从共享电压控制电路305输出的电压控制信号vctl_out可以在这个第二时钟间隔clk_1b期间，经由开关s1b，选择性地与调节器1的输入电压控制节点vctl_1耦合。在这种情况下，来自共享电压控制电路305的输出节点的vctl_out被耦合到调节器1的电压控制节点vctl_1，来将控制电压节点vctl_1设置为一个值，以响应于电压控制信号vctl_out的值对调节器1的输出电压vout1进行调节。这可以在共享电压控制电路305的输出节点如上文讨论的被预充电之后的时钟间隔期间完成。因此，在第二时钟间隔clk_1b期间，电压控制节点vctl_1可以经由开关s1b选择性地与共享电压控制电路305的输出节点上的经预充电的电压控制信号vctl_out耦合。如上文，开关s1a可以在第一时钟间隔clk_1a以及随后的第二时钟间隔clk_1b两者期间闭合，以提供足够的时间用于经调节的输出信号vout1通过误差放大器320传播到共享电压控制电路305的输出节点。
类似地，在不同的时钟间隔期间，诸如例如clk_2b(未示出)，开关s2b可以闭合以形成连接，而开关s1b、s1c和s2b可以开路。作为响应，在这个时钟间隔clk_2b期间，从共享电压控制电路305输出的电压控制信号vctl_out可以经由开关s2b选择性地与调节器2的输入电压控制节点vctl_2耦合。在这种情况下，来自共享电压控制电路305的输出节点的电压控制信号vctl_out将被传导到调节器2的电压控制节点vctl_2中，来将控制电压节点vctl_2设置为一个值，以响应于电压控制信号vctl_out的值对调节器2的输出电压vout2进行调节。这可以在共享电压控制电路305的输出节点如上面讨论的被预充电之后的时钟间隔期间完成。因此，在时钟间隔clk_2b期间，电压控制节点vctl_2可以经由开关s2b选择性地与共享电压控制电路305的输出节点上的经预充电的电压控制信号vctl_out耦合。另外，开关s2a可以在第一时钟间隔clk_2a和第二时钟间隔clk_2b两者期间闭合，以提供足够的时间用于经调节的输出信号vout2通过误差放大器320传播到共享电压控制电路305的输出节点。
另外，在调节器1或2的输出处经历的任何瞬态电流可以由电流控制电路来调节，电流控制电路包括调节器中的每个调节器的电流调节回路。这分别通过调节器1和调节器2的电流调节回路中的回路电流335和336来描述，它们对调节器的输出处的瞬态电流进行调节。调节器1和2的回路电流335和336(也可以称为瞬态响应电流)可以在预充电周期或电压控制周期或两者期间传导，并且可以例如在每个调节器从共享电压控制电路断开时，进一步维持电流调节回路。
图3d描绘了根据所描述的技术来配置的用于控制调节器电路的电路300的示例瞬态响应的曲线图。在图3d的示例中，电路300的瞬态响应包括根据图3b和3c中示出的时钟间隔clk_1b进行操作的调节器1的经调节的输出电压信号vout1、以及根据图3b和3c的时钟间隔clk_2b进行操作的调节器2的经调节的输出电压信号vout2的曲线图。
如所示出的，时钟间隔clk_1b和clk_2b每个具有大约0.01毫秒(ms)的时钟周期，并且每个在时钟周期的大约1/5的时钟间隔内有效且在时钟周期的其他4/5内无效。在这个示例中，调节器1的经调节的电压vout1在高端处的3.304伏(当clk_1b处于有效状态时)与低端处的大约3.3025(在clk_1b的无效状态的结束时)之间变化。类似地，调节器2的经调节的电压vout2在高端处的不同电压1.8035伏(当clk_2b处于有效状态时)与低端处的大约1.8025(在clk_2b的无效状态的结束时)之间变化。
上面提到的值是示例性的。所描述的各方面可以被适配为调节多个不同的经调节的电压，它们可以具有不同的值，例如，对于使用共享电压控制电路的在不同时钟间隔处的不同调节器。
图4a描绘了根据本公开的各方面的用于与不同电压电平处的多个经调节的电压一起使用的共享电压控制电路配置的示例框图。电路400a包括与共享电压控制电路405耦合的多个选择开关集合。共享电压控制电路405包括经调节的电压输入vin、接收输入电压vin并且提供反馈电压信号vfb的包括可变电阻器r1和电阻器r2的电阻器划分器、参考电压输入vref、以及误差放大器420。
误差放大器420可以被适配为在第一输入处通过电阻器划分器(例如，r1和r2)接收经调节的电压vout1、vout2、......、voutn，在第二输入处接收对应的参考电压vref1、vref2、......、vrefn，将输入的经调节的电压与对应的参考电压相比较，并且响应于对电压进行比较而在共享电压控制电路405的输出处提供电压控制信号vctl_out。共享电压控制电路405进一步包括补偿器电路425，其与输出节点耦合并且被配置为使输出处的电压控制信号vctl_out稳定。
在调节器的经调节的输出电压处于不同的电压值的情况下，不同的参考电压vref1、vref2、......、vrefn可以被供应给共享电压控制电路405的参考电压输入vref。参考电压开关集合410可以提供选择逻辑，以将适当的参考电压供应给误差放大器420的输入。参考电压开关集合410被耦合以接收选择信号“选择”，例如，以选择性地耦合参考电压vref1、vref2、......、vrefn中的适当的一个参考电压与共享电压控制电路405的参考电压输入。在一个方面，参考电压开关集合410可以被实施为复用器电路。
在这个示例中，反馈电阻器中的可变电阻可以使用可变电阻选择开关集合412而被调整。可变电阻器r1可以使用用于提供可变电阻的任何已知技术来实施。在一些方面，如本领域的技术人员明白的，电阻器梯(未示出)可以用来提供可变电阻器r1的可变电阻值。这样，可变电阻选择信号“选择”可以用来选入或选出电阻器梯中的一个或多个电阻器，以提供用于可变电阻器r1的适当电阻值。
如果不同的调节器电路正在生成不同的经调节的输出电压vout1、vout2、......、voutn，则当不同的调节器电路被配置在具有共享电压控制电路405的闭合电压反馈回路中以调节期望电压处的输出时，可能合意的是修改反馈划分器比率或修改参考电压或两者。例如，当第一调节器正在切换到具有共享电压控制电路405的闭合回路中时(例如，通过改变“选择”信号，其可以是时钟间隔)，vout1可以耦合到vin。同时，电阻器划分器比率或参考电压或两者可以被切换到新值，因此误差放大器产生误差信号vctl_out以将有效调节器维持在期望的输出电压。随着具有不同输出电压的不同调节器被切换到电压控制回路中，例如，不同的电阻器划分器值和/或不同的参考电压可以用来维持不同的调节器输出电压。
图4b描绘了选择性地与多个开关调节器耦合的共享电压控制电路的示例框图。在所图示的示例中，电路400b包括共享电压控制电路405，其被配置为经由电压控制开关集合416而选择性地与开关调节器1至n耦合。共享电压控制电路405被配置为通过例如经调节的电压开关的集合404来选择性地接收经调节的电压vout1、......、voutn，并且向电压控制开关集合416输出电压控制信号vctl_out。
经调节的电压开关的集合404被配置为从开关调节器的输出接收经调节的输出电压vout1、......、voutn，并且向共享电压控制电路405的输入输出经调节的输出电压中的所选择的一个经调节的输出电压。电压控制开关集合416被配置为接收从共享电压控制电路405输出的电压控制信号vctl_out，并且向不同的开关调节器输出控制电压vctl_1、......、vctl_n中的所选择的一个控制电压。开关404和416可以使用例如如上面描述的多个时钟相位而被控制。因此，开关调节器电路1至n在不同的时间间隔处被配置在闭合的电压调节回路中。
在所图示的示例中，开关调节器n包括输入电压控制节点和内部电容choldn，输入电压控制节点被适配为接收电压控制信号vctl_n，内部电容choldn与输入电压控制节点耦合。接收的电压控制信号vctl_n的值可以由内部电容choldn存储。控制电压信号vctl_n可以由比较器电路445的一个输入来接收。
比较器电路445的另一输入可以从求和电路450接收输出信号444(例如，电压)。求和电路450可以被配置为把由补偿斜坡440生成的斜坡信号与从电流控制电路474输出的所感测的输出电流信号475相加(或相减)。输出信号444因此包括由所感测的输出电流信号475修改(例如，相加或相减)的斜坡信号。如所示出的，比较器445可以使用放大器电路来实施。
比较器445的输出被提供给栅极驱动逻辑465，栅极驱动逻辑465提供输出选择信号455以选择性地激活或去激活开关调节器n的开关级470。例如，栅极驱动逻辑465可以被实施为包括置位/复位锁存器、触发器、或其他组合性逻辑电路的多个时序逻辑电路中的任何时序逻辑电路。在这个示例中，栅极驱动逻辑465将比较器电路445的输出与输入时钟信号clk_n组合。
开关调节器n的开关级470接收输入电压vin_n并且提供输出电压voutn。输出选择信号455被配置为使开关级470内的一个或多个开关(未示出)开路或闭合，以调节输出电压信号voutn。
开关调节器n的开关级470基于开关调节器中的所感测的电流来生成反馈电流信号472，并且将其输出到电流控制电路474。在一个方面，电流控制电路474包括电流感测电路(未示出)，其被适配为感测开关调节器n的开关级470中的电流，并且作为响应而提供感测的输出电流信号475。这个感测的输出电流信号475然后被提供给求和电路450，求和电路450将感测的输出电流信号475与从补偿斜坡440输出的斜坡信号组合。作为结果的信号444然后被提供给比较器电路445的另一输入，并且如上面讨论的与输入电压控制信号vctl_n相比较。
比较器电路445的输出被提供给栅极驱动逻辑465。栅极驱动逻辑465接收输入时钟信号或者一个或多个部分，并且生成选择信号455，选择信号455被输出到开关调节器n的开关级470。
图4c描绘了用于根据本公开的各方面使用的示例性开关调节器的框图。在所图示的示例中，开关调节器400c被配置为接收从共享电压控制电路405(未示出)输出的电压控制信号vctl。开关调节器400c包括输入电压控制节点和内部电容chold，输入电压控制节点被适配为接收电压控制信号vctl，内部电容chold与输入电压控制节点耦合。接收的电压控制信号vctl的值可以由内部电容chold存储。控制电压信号vctl可以由比较器电路445的一个输入来接收。
比较器电路445的另一输入可以从求和电路450接收输出信号444。求和电路450可以被配置为把从补偿斜坡440输出的斜坡信号与来自电流感测电路480的所感测的输出电流信号475上的所感测的电流isens相加(或相减)。输出信号444因此包括由感测的输出电流isens修改(例如，相加或相减)的斜坡信号。
在这个特定示例中，比较器445的输出被提供给栅极驱动逻辑465，诸如置位/复位锁存器，其提供输出选择信号455以选择性地激活或去激活开关调节器400c的一个或多个开关s。开关调节器400c被配置为接收输入电压vin，并且作为响应而提供输出电压vout。选择信号455被配置为使开关调节器400c内的开关s开路或闭合，以调节输出电压信号vout。
开关调节器400c进一步包括耦合在开关s与输出电压vout之间的电感器l。电感器l具有第一端子和第二端子，第一端子与具有开关电压vd的开关节点耦合，第二端子与输出电压vout耦合。开关调节器400c还包括二极管d，二极管d耦合在开关节点与大地之间，以在开关s处于开路位置并且输入电压vin断开时，向电感器提供电感器电流。二极管d可以替换地被实施为开关(例如，低侧开关晶体管)。
在这个示例中，电流感测电路480被图示在电感器l的输出处，但是将理解，如在本领域已知的，不同的电流感测电路可以感测输入电流、输出电流、或开关晶体管之一中的电流。在这个示例中，电流感测电路480被配置为感测电感器l中传导的电流，并且将所感测的输出电流信号475上的所感测的电流信号isens提供给求和电路450。开关调节器400c进一步包括电容器c和负载，电容器c跨开关调节器的输出而被耦合，其保持经调节的输出电压vout，该负载这里被模型化为传导负载电流iload的电阻器r。
电流感测电路480被适配为感测在电感器l中传导的电流，并且作为响应而提供感测的电流信号isens。这个感测的电流isens然后在信号475上输出到求和电路450，求和电路450通过从补偿斜坡440输出的斜坡信号来修改所感测的电流信号isens。作为结果的信号444然后被提供给比较器电路445的另一输入，并且如上面讨论的与输入电压控制信号vctl相比较。
比较器电路445的输出被提供给栅极驱动逻辑465，诸如置位/复位锁存器。栅极驱动逻辑465还接收输入时钟信号clk(或其一个或多个部分)并且生成选择信号455，选择信号455被输出到开关调节器400c的一个或多个开关s的控制端子。
图5a-5b描绘了根据参考图3a-3c的电路配置所描述的技术的、用于跨多个调节器电路而分时共享电压控制电路的示例性过程的流程图。以下附图描绘了示例流程图，这些示例流程图图示了用于根据所描述的技术来生成经调节的电压的过程的各个方面。注意，下面描述的过程在性质上是示例性的，并且被提供用于说明性目的且不旨在限制本公开的范围。例如，根据一些方面的方法可以包括或省略下面描述的操作中的一些或全部，或者可以包括与所描述的不同顺序的步骤。所描述的特定方法不旨在限于除了所有其他可能的中间操作之外的任何特定操作集合。
另外，操作可以被具体化在计算机可执行代码中，其使得通用或专用计算机执行某些功能性操作。在其他情况下，这些操作可以由特定硬件组件或硬连线电路系统来执行，或者由经编程的计算机组件和定制硬件电路系统的任何组合来执行。
图5a描绘了用于控制多个调节器电路的方法，每个调节器电路被配置为接收输入电压控制信号并且输出经调节的电压信号。每个调节器电路包括电容器，该电容器与电压控制节点耦合以存储控制电压。在所图示的示例中，过程500开始于操作501，选择调节器中的一个调节器。过程500通过以下而继续：在离散时钟间隔中的单独的离散时钟间隔期间，在电压控制电路的输入处，感测从调节器电路中的每个调节器电路输出的经调节的电压信号(操作502)，并且响应于感测到经调节的电压信号，从具有与调节器电路的电压控制节点耦合的输出节点的电压控制电路输出电压控制信号，以对调节器电路的电压进行调节(操作503)。过程500通过以下而继续：选择性地把从电压控制电路输出的电压控制信号与调节器电路的电压控制节点中的所选择的一个电压控制节点耦合(操作504)，并且选择性地把从调节器电路输出的经调节的电压信号中的所选择的一个经调节的电压信号与电压控制电路的输入耦合(操作505)。在一些方面，在选择性地将来自电压控制电路的电压控制信号耦合到每个电压控制节点之前，电压控制电路的输出节点还可以被预充电。
过程500在图5b处继续，图5b图示了根据参考图3a-3c的电路配置所描述的技术的用于跨多个调节器电路而分时共享电压控制电路的示例性过程的流程图。在所图示的示例中，过程500通过以下而继续：在电阻器划分器电路处，接收从调节器电路输出的经调节的电压信号(操作506)，并且作为响应向放大器输出反馈电压信号(操作507)。过程500然后可以在与电阻器划分器网络耦合的放大器的第一输入处接收反馈电压信号(操作508)，在放大器的第二输入处接收参考电压信号(操作509)，并且基于将反馈电压信号与参考电压信号进行比较来输出电压控制信号(操作510)。
图6是示出了示例性无线通信系统600的框图，在示例性无线通信系统600中，可以有利地采用本公开的方面。出于说明的目的，图6示出了三个远程单元620、630和650以及两个基站640。将认识到，无线通信系统可以具有许多更多的远程单元和基站。远程单元620、630和650包括ic器件625a、625c和625b，ic器件625a、625c和625b包括所公开的共享电压控制电路。将认识到，其他设备也可以包括所公开的电压控制电路，诸如基站、切换设备和网络装备。图6示出了从基站640到远程单元620、630和650的前向链路信号680，以及从远程单元620、630和650到基站640的反向链路信号690。
在图6中，远程单元620被示出为移动电话，远程单元630被示出为便携式计算机，并且远程单元650被示出为无线本地回路系统中的固定位置远程单元。例如，远程单元可以是移动电话、手持个人通信系统(pcs)单元、诸如个人数字助理(pda)的便携式数据单元、启用gps的设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、诸如仪表读取装备的固定位置数据单元、或存储或检索数据或计算机指令的其他通信设备、或它们的组合。尽管图6图示了根据本公开的各方面的远程单元，但是本公开不限于这些示例性的所图示的单元。本公开的各方面可以合适地在包括所公开的共享电压控制电路的许多设备中采用。
贯穿前述描述，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将明显的是，这些方面可以没有这些具体细节中的一些而被实践。上面的示例和实施例不应当被视为仅有的实施例，并且被提出以说明本发明的灵活性和优点。其他布置、实施例、实施方式和等同物对本领域的技术人员将是明显的，并且可以在不偏离由随后的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下采用。
对于固件和/或软件实施方式，方法可以利用执行本文描述的功能的模块(例如，过程、函数等)来实施。有形地体现指令的机器可读介质可以在实施本文描述的方法时使用。例如，软件代码可以存储在存储器中并且由处理器单元执行。存储器可以被实施在处理器单元内或者在处理器单元外部。如本文使用的，术语“存储器”是指长期、短期、易失性、非易失性、或其他存储器的类型，并且不限于特定的存储器类型或存储器数目、或存储器被存储在其上的介质的类型。
如果被实施在固件和/或软件中，则功能可以被存储作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码。示例包括利用数据结构编码的计算机可读介质和利用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是可以由计算机访问的可用介质。通过示例而非限制的方式，这样的计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁存储设备、或者如下的其他介质，其可以用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码，并且其可以由计算机访问；如本文使用的，盘和碟包括紧致碟(cd)、激光碟、光碟、数字多功能碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘通常磁性地再现数据，而碟利用激光光学地再现数据。上述的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。
除了存储在计算机可读介质上之外，指令和/或数据还可以作为通信装置中包括的传输介质上的信号而被提供。例如，通信装置可以包括具有指示指令和数据的信号的收发器。指令和数据被配置为使得一个或多个处理器实施权利要求中概述的功能。
尽管已经详细描述了本公开及其优点，但是应当理解，在不偏离由所附权利要求限定的本公开的技术的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和更改。例如，关系术语(诸如“上方”和“下方”)关于衬底或电子器件被使用。当然，如果衬底或电子器件被倒置，则上方变为下方，并且反之亦然。另外，如果侧向地被取向，则上方和下方可以指代衬底或电子器件的侧部。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制品和物质组成、手段、方法和步骤的特定配置。如本领域的普通技术人员从本公开将容易明白的，可以根据本公开来利用目前已有的或以后将开发的、与本文描述的对应配置执行基本相同的功能或实现基本相同的结果的过程、机器、制品、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求意图为在它们的范围内包括这样的过程、机器、制品、物质组成、手段、方法或步骤。
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