[发明专利]用于计量系统的参考电路

说明书

本发明公开了用于计量系统的参考电路。在一个实施方案中，该电路包括参考传感器，该参考传感器具有与整个IC中的多个传感器相同的拓扑结构和特征。参考传感器和IC上的传感器均可用于执行电压和温度测量。参考传感器可接收来自精密电压源的电压，并且也可用作传感器以为校准其他传感器提供依据。此后，可将从其他传感器获得的温度读数与由参考传感器获得的读数相关联以提高准确性。参考中心电路还包括模拟过程监测电路，该模拟过程监测电路可耦接到在IC上实现的晶体管中的一些(如果不是全部)晶体管。

本申请是申请号为201780005894.5、申请日为2017年1月4日、发明名称为“用于计量系统的参考电路”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及集成电路，并且更具体地涉及用于计量系统的参考电路，该参考电路用于在集成电路的操作期间监测参数诸如温度和电压。

背景技术

集成电路(IC)上的晶体管数量随着特征部尺寸的减小而相应地增加。每单位面积晶体管数量的增加导致IC的热输出相应地增加。此外，每单位面积晶体管数量的增加也对应于提供给IC上各种功能电路的供电电压的降低。这继而为平衡IC的性能、功率消耗和热输出带来了重大挑战。为此，许多IC实现了监测IC的各种度量(例如，温度、电压、电压下降)的子系统，并且基于接收到的测量来调整性能。例如，控制子系统可响应于超过预定义阈值的温度读数而减小时钟频率、供电电压或两者。这可有助于使IC的操作保持在指定的热限制范围内。此类控制系统也可在所测得的度量完全在限制范围内时提高某些功能电路的性能。

用于基于系统度量来控制性能的IC子系统通常包括一个或多个传感器和至少一个控制系统。由于诸如工艺、电压和温度变化等因素，此类子系统中的至少一些传感器可被耦接以从与用于为IC中的功能电路供电的电源不同的电源接收电力。

发明内容

本发明公开了用于计量系统的参考中心电路。在一个实施方案中，该电路包括参考传感器，该参考传感器具有与整个IC中的多个传感器相同的拓扑结构和特征。参考传感器和IC上的传感器均可用于执行电压和温度测量。参考传感器可接收来自精密电压源的电压，并且也可用作传感器以为校准其他传感器提供依据。此后，可将从其他传感器获得的温度读数与由参考传感器获得的读数相关联以提高准确性。参考中心电路还包括模拟过程监测电路，该模拟过程监测电路可耦接到(在IC上实现的晶体管中的一些(如果不是全部)晶体管。模拟过程监测电路可提供用于表征IC上晶体管的模拟特征的机制。模拟测试中心可提供集线器，以用于提取和数字化来自参考温度传感器(与上述参考传感器分开但与其结合使用)、模拟过程监视器的信号，以及经由模拟总线接收的其他模拟测量信号。所得的数字信息可提供给芯片上或芯片外的其他电路，以用于后期处理和分析。

在一个实施方案中，参考传感器与精密电压源和精密温度传感器相关联。参考传感器以及其他传感器可用环形振荡器实现。在一个实施方案中，每个传感器包括具有彼此不同特征的两个环形振荡器。基于由环形振荡器产生的相应频率，可基于在校准过程中导出的特征多项式来求解所感测的电压和温度。参考传感器可接收精确的输入电压，并且位于紧邻参考温度传感器的位置。因此，可将已知的温度和电压值输入到参考传感器中，并且可随即生成相应的特征多项式。由于参考传感器具有与其他传感器相同的拓扑结构和基本上相同的特征，因此可将从其接收的读数与参考传感器特征相关联。参考传感器的温度和电压输入可由被布置为以低速和高分辨率操作的高精度模数转换器数字化。为了实现附加的准确性，可使用自动测试设备来校准参考传感器的参考温度和输入电压。对来自参考传感器的参考电压、参考温度和读数的数据进行数字化可用于执行模拟非线性的数字校准。

附图说明

现在对附图进行简要说明，下面的具体说明将参照附图进行描述。

图1是IC的一个实施方案的框图。

图2是具有多个传感器的功能电路块的一个实施方案的框图。

图3是示出了针对采用两个环形振荡器的传感器的实施方案的操作概念的框图。