(57)【要約】  システムおよび方法は、共振クロックのエネルギー効率を改善するために、インダクタ-キャパシタ(LC)タンクまたは共振クロックに結合された構成可能な最終レベルクロックドライバを対象とする。ウォームアップ段階において、最終レベルクロックドライバを有効化してLCタンク内にエネルギーを蓄積することができ、ゲート制御段階において、最終レベルクロックドライバを完全にまたは部分的に無効化し、LCタンク内に蓄積されたエネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させることができる。リフレッシュ段階において、最終レベルクロックドライバを有効化し、ゲート制御段階の間にクロック分配ネットワークへのエネルギーの再循環においてLCタンクによって失われたエネルギーを補充することができる。プログラマブルカウンタを使用してウォームアップ段階、ゲート制御段階、およびリフレッシュ段階の持続時間を調節することができる。
2017534950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終レベルクロックドライバを動作させる方法であって、
第1の段階において、前記最終レベルクロックドライバを有効化してインダクタ-キャパシタ(LC)タンク内にエネルギーを蓄積するステップと、
第2の段階において、前記最終レベルクロックドライバを完全にまたは部分的に無効化して前記LCタンク内に蓄積された前記エネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるステップとを含む方法。
【請求項２】
前記第2の段階の第1のモードにおいて、前記最終レベルクロックドライバのプルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタをオフにすることによって前記最終レベルクロックドライバを完全に無効化するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第2の段階の第2のモードにおいて、前記最終レベルクロックドライバのプルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタのうちの多くとも1つをオフにすることによって前記最終レベルクロックドライバを部分的に無効化するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記第1の段階において前記最終レベルクロックドライバを有効化するステップは、前記最終レベルクロックドライバのプルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタを有効化するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第1の段階の持続時間に対応する第1のカウント値によってプログラムされた第1のカウンタを使用して前記第1の段階の前記持続時間を制御するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記第1のカウント値は、前記LCタンクの前記インダクタのQ値に基づく、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記第2の段階の持続時間に対応する第2のカウント値によってプログラムされた第2のカウンタを使用して前記第2の段階の前記持続時間を制御するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記最終レベルクロックドライバを有効化して、前記第2の段階の間に前記クロック分配ネットワークへのエネルギーの前記再循環において前記LCタンクによって失われた前記エネルギーをリフレッシュ段階において補充するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記リフレッシュ段階の持続時間に対応する第3のカウント値によってプログラムされた第3のカウンタを使用することによって前記リフレッシュ段階の前記持続時間を制御するステップを含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
インダクタ-キャパシタ(LC)タンクに結合された最終レベルクロックドライバであって、
第1の段階において、前記最終レベルクロックドライバは、有効化され、前記インダクタ-キャパシタ(LC)タンク内にエネルギーを蓄積するように構成され、
第2の段階において、前記最終レベルクロックドライバは、完全にまたは部分的に無効化され、前記LCタンク内に蓄積された前記エネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるように構成される最終レベルクロックドライバを備える装置。
【請求項１１】
前記第2の段階の第1のモードにおいて、前記最終レベルクロックドライバは、前記最終レベルクロックドライバのプルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタがオフにされたことに基づいて完全に無効化されるように構成される、請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記第2の段階の第2のモードにおいて、前記最終レベルクロックドライバは、前記最終レベルクロックドライバのプルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタのうちの多くとも1つがオフにされたことに基づいて部分的に無効化されるように構成される、請求項10に記載の装置。
【請求項１３】
前記最終レベルクロックドライバは、前記最終レベルクロックドライバのプルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタがオンにされたことに基づいて前記第1の段階において有効化されるように構成される、請求項10に記載の装置。
【請求項１４】
第1のカウント値によってプログラム可能な第1のカウンタを備え、前記第1の段階の持続時間が前記第1のカウント値に基づく、請求項10に記載の装置。
【請求項１５】
前記第1のカウント値は、前記LCタンクの前記インダクタのQ値に基づく、請求項14に記載の装置。
【請求項１６】
第2のカウント値によってプログラム可能な第2のカウンタを備え、前記第2の段階の持続時間が前記第2のカウント値に基づく、請求項14に記載の装置。
【請求項１７】
前記最終レベルクロックドライバは、リフレッシュ段階において、有効化され、前記第2の段階の間に前記クロック分配ネットワークへのエネルギーの前記再循環において前記LCタンクによって失われた前記エネルギーを補充するように構成される、請求項14に記載の装置。
【請求項１８】
第3のカウント値によってプログラム可能な第3のカウンタを備え、前記リフレッシュ段階の持続時間が前記第3のカウント値に基づく、請求項17に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも1つの半導体ダイに統合された、請求項14に記載の装置。
【請求項２０】
セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、エンターテインメントユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、定位置データユニット、およびコンピュータからなる群から選択されるデバイスに組み込まれる、請求項14に記載の装置。
【請求項２１】
第1の段階において、最終レベルクロックドライバを有効化してインダクタ-キャパシタ(LC)タンク内にエネルギーを蓄積するための手段と、
第2の段階において、前記最終レベルクロックドライバを完全にまたは部分的に無効化して前記LCタンク内に蓄積された前記エネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるための手段とを備えるシステム。
【請求項２２】
前記第1の段階の持続時間を制御するための手段を備える、請求項21に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第2の段階の持続時間を制御するための手段を備える、請求項21に記載のシステム。
【請求項２４】
前記最終レベルクロックドライバを有効化して、前記第2の段階の間に前記クロック分配ネットワークへのエネルギーの前記再循環において前記LCタンクによって失われた前記エネルギーをリフレッシュ段階において補充するための手段をさらに備える、請求項21に記載のシステム。
【請求項２５】
前記リフレッシュ段階の持続時間を制御するための手段を備える、請求項24に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される態様は、エネルギー効率の高いクロック分配のためのクロックドライバの設計を対象とする。より詳細には、例示的な態様は、インダクタ-キャパシタ(LC)タンクまたは共振クロック回路に結合された構成可能な最終レベルクロックドライバであって、クロック分配ネットワークにおいてLCタンク内に蓄積されたエネルギーを再使用するためにゲートを制御可能にオンまたはオフに切り替えることのできる最終レベルクロックドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の処理システムの設計については、電力およびエネルギーを低減させる要求がますます強くなっている。このことは特に、バッテリー寿命を延ばす必要のあるモバイルデバイスおよびハンドヘルドデバイスの分野において見られる。これらのデバイスにおける1つの重要な電力消費源は、これらのデバイスのクロック分配ネットワークおよびシステムに存在する。
【０００３】
従来のクロック分配ネットワークは、インダクタ-キャパシタ(LC)タンクを充電するためにいくつかのレベルのクロックドライバを使用する場合がある共振クロック機構を含む。LCタンクは、クロックドライバによって供給されたエネルギーを蓄積し、クロック分配ネットワークの充電サイクルおよび放電サイクルの間クロック分配ネットワークにエネルギーを再循環させることができる。LCタンクの効率は従来、インダクタLのQ値によって測定されている。一般に、Q値が大きくなると、LCタンクは、エネルギーを蓄積して再循環させるためのLCタンクの容量に関してより効率的になる。
【０００４】
従来のクロックドライバは、システムクロックの各クロック位相においてLCタンクに供給電流を送りこむ。従来の設計では、クロック分配ネットワークのエネルギー消費量を低減させるために様々なレベルにおけるクロックドライバの駆動強度を低下させる。このようにして駆動強度を低下させるとクロックドライバによって消費されるエネルギーの量が少なくなる場合があるが、従来のクロックドライバは、LCタンクによって再循環させられるエネルギーを効率的に利用していない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な態様は、共振クロックのエネルギー効率を改善するために、インダクタ-キャパシタ(LC)タンクまたは共振クロックに結合された構成可能な最終レベルクロックドライバを対象とするシステムおよび方法を含む。ウォームアップ段階において、最終レベルクロックドライバを有効化してLCタンク内にエネルギーを蓄積することができ、ゲート制御段階において、最終レベルクロックドライバを完全にまたは部分的に無効化し、LCタンク内に蓄積されたエネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させることができる。リフレッシュ段階において、最終レベルクロックドライバを有効化し、ゲート制御段階の間にクロック分配ネットワークへのエネルギーの再循環においてLCタンクによって失われたエネルギーを補充することができる。プログラマブルカウンタを使用してウォームアップ段階、ゲート制御段階、およびリフレッシュ段階の持続時間を制御することができる。
【０００６】
たとえば、例示的な態様は、最終レベルクロックドライバを動作させる方法であって、第1の段階において、最終レベルクロックドライバを有効化してインダクタ-キャパシタ(LC)タンク内にエネルギーを蓄積するステップと、第2の段階において、最終レベルクロックドライバを完全にまたは部分的に無効化してLCタンク内に蓄積されたエネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるステップとを含む方法を対象とする。
【０００７】
別の例示的な態様は、インダクタ-キャパシタ(LC)タンクに結合された最終レベルクロックドライバを備える装置を対象とする。第1の段階において、最終レベルクロックドライバは、有効化され、インダクタ-キャパシタ(LC)タンク内にエネルギーを蓄積するように構成される。第2の段階において、最終レベルクロックドライバは、完全にまたは部分的に無効化され、LCタンク内に蓄積されたエネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるように構成される。
【０００８】
さらに別の例示的な態様は、第1の段階において、最終レベルクロックドライバを有効化してインダクタ-キャパシタ(LC)タンク内にエネルギーを蓄積するための手段と、第2の段階において、最終レベルクロックドライバを完全にまたは部分的に無効化してLCタンク内に蓄積されたエネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるための手段とを備えるシステムを対象とする。
【０００９】
添付図面は、本発明の態様の記載を援助するために提示され、態様の説明のためにだけ提供されており、態様を制限する意図はない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のクロック分配システムを示す図である。
【図２】構成可能な最終レベルクロックドライバを有する例示的なクロック分配システムを示す図である。
【図３】例示的な態様による、最終レベルクロックドライバを動作させる方法に関するフローチャートである。
【図４】例示的な態様が有利に使用されてもよいワイヤレスデバイスの高レベル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の態様は、本発明の特定の実施形態を対象とした以下の説明および関連する図面において開示される。本発明の範囲を逸脱することなく、代替実施形態が考案されてもよい。さらに、本発明に関連する詳細を曖昧にしないよう、本発明のよく知られている要素は、詳細には説明されていないか、または省略されている。
【００１２】
「例示的な」という単語は、本明細書では、「例、実例、または例証として働く」を意味するのに使用される。「例示的」として本明細書で説明するいかなる実施形態も、他の実施形態よりも好ましい、または有利であると必ずしも解釈されるべきでない。同様に、「本発明の実施形態」という用語は、本発明のすべての実施形態が、説明する特徴、利点、または動作モードを含むことを必要としない。
【００１３】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態について説明することのみを目的とするものであり、本発明の実施形態を限定するものではない。本明細書で使用される単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が別段に明確に示すのでなければ、複数形を含むものとする。本明細書で使用するとき、「備える(comprises)」、「備えている(comprising)」、「含む(includes)」、および/または「含んでいる(including)」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または構成要素の存在を明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および/またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
【００１４】
さらに、多くの実施形態について、たとえばコンピューティングデバイスの要素によって実行されるアクションのシーケンスの観点から説明する。本明細書において説明される様々なアクションは、特定の回路(たとえば、特定用途向け集積回路(ASIC))によって、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるプログラム命令によって、または両方の組合せによって実行できることが認識されよう。加えて、本明細書で説明するこれらの一連のアクションは、実行されると、関連するプロセッサに本明細書で説明する機能を実行させる、対応するコンピュータ命令のセットを記憶した任意の形態のコンピュータ可読記憶媒体内において完全に具現化されるものと見なすことができる。したがって、本発明の様々な態様はいくつかの異なる形態において実施されてもよく、そのすべてが、特許請求する主題の範囲内に入ると考えられる。加えて、本明細書で説明される実施形態ごとに、任意のそのような実施形態の対応する形式について、本明細書では、たとえば、説明された動作を実行する「ように構成された論理」として説明する場合がある。
【００１５】
前述のように、クロック分配ネットワークは、LCタンクに電流を供給する複数のレベルにおける複数のクロックドライバを含むことができる。LCタンクに最も近くかつLCタンクに接続された最終レベルに位置するクロックドライバを最終レベルクロックドライバと呼ぶ。従来の設計では、最終レベルクロックドライバの駆動強度を含む、複数のクロック分配ネットワークの駆動強度を、クロック分配ネットワークのエネルギー消費量を低減させるために低下させる場合がある。
【００１６】
次に図1を参照すると、クロック分配ネットワークを備える従来のシステム100が示されている。最終レベルクロックドライバ102が、インダクタ(L)106とキャパシタ(C)108とを備えるLCタンク104に結合される。キャパシタ108は、クロック分配ネットワークを表す。最終レベルクロックドライバ102はクロック114によって駆動されるように示されている。最終レベルクロックドライバ102に結合され、たとえばクロック114によって駆動される場合がある最終レベルクロックドライバ102(図示せず)などの他のいくつかのレベルのクロックドライバが存在してもよい。最終レベルクロックドライバ102は、論理インバータと機能的に同等であり、正電源電圧VDDに結合された第1のゲートのプルアップトランジスタ110と、グランドに結合された第2のゲートのプルダウントランジスタ112とを備える。上述の従来の設計では、クロック114の正相の間、最終レベルクロックドライバ102の出力103がローに駆動され、したがって、プルダウントランジスタ112を通してLCタンク104およびクロック分配ネットワークが放電される。クロック114の逆相の間、出力103がハイに駆動され、したがって、LCタンク104およびクロック分配ネットワークが充電される。したがって、これらの相のどちらでも、最終レベルクロックドライバ102は、LCタンク104に電流(正または負)を供給し、次いでLCタンク104がクロック分配ネットワークを充電するかまたは放電させる。しかし、LCタンク104に電流を供給する最初の数サイクルの後、LCタンク104は、クロック114のサイクルまたは相ごとに再充電されるかまたは電流を供給される必要なしに、クロック分配ネットワークにエネルギーを循環させるのに十分な電荷を蓄積することができる場合がある。従来のシステム100は、エネルギーを再循環させ、したがって、システム100の電力消費量をさらに低減させるうえでLCタンク104の電位を利用することはない。
【００１７】
上述の従来のシステム100とは対照的に、例示的な態様は、LCタンク内に蓄積された電荷を再使用し再循環させるように構成されたクロック分配システムを含む。より具体的には、例示的な最終レベルクロックドライバは、最終レベルクロックドライバの一方または両方のゲートをフレキシブルにかつ制御可能にオンまたはオフに切り替えることができるようにプログラム可能である。ゲートがクロック位相の間オフにされると、対応する電流(正または負)はそのクロック位相の間LCタンクに供給されない。LCタンク内に蓄積されたエネルギーは、例示的な最終レベルクロックドライバのゲートがオフにされるこれらのクロック位相の間クロック分配ネットワークに再循環させることができ、したがって、エネルギーが再使用され電力消費量が最小限に抑えられる。本開示では、最終レベルクロックドライバの両方のゲートがオンにされているときに最終レベルクロックドライバが完全に有効化されていると言い、最終レベルクロックドライバの両方のゲートがオフにされているときに最終レベルクロックドライバが完全に無効化されていると言う。2つのゲートのうちの一方のみがオンにされ、2つのゲートのうちの他方がオフにされているとき、最終レベルクロックドライバは部分的に有効化または部分的に無効化されていると言う。
【００１８】
さらに、例示的な態様では、例示的なカウンタが例示的な最終レベルクロックドライバのゲートに関係するタイミングおよび機能の様々な態様を制御するために実装されてもよい。これらのカウンタによって、LCタンクをウォームアップする必要があるクロック位相またはサイクルの数、最終レベルクロックドライバの一方または両方のゲートをオンまたはオフにすることのできるクロック位相またはサイクルの数などに関する態様を動的に制御することができる。次に、上記の例示的な態様およびさらなる例示的な態様について図を参照して説明する。
【００１９】
図2を参照すると、例示的なシステム200が示されている。図1の従来のシステム100と同様に、システム200も、インダクタ(L)206とキャパシタ(C)208とを備えるLCタンク204に結合された最終レベルクロックドライバ202を含む。キャパシタ208は、クロック分配ネットワークを表す。最終レベルクロックドライバ202はクロック214によって駆動され、この場合も、最終レベルクロックドライバ202に結合され、たとえばクロック214によって駆動される場合がある最終レベルクロックドライバ202(図示せず)などの他のいくつかのレベルのクロックドライバが存在してもよい。最終レベルクロックドライバ202は、正電源電圧VDDに結合された(たとえば、p-チャネル電界効果トランジスタまたは「PFET」として構成された)第1のゲートのプルアップトランジスタ210と、グランドに結合された(たとえば、n-チャネル電界効果トランジスタまたは「NFET」として構成された)第2のゲートのプルダウントランジスタ212とを備える。
【００２０】
しかし、従来の態様とは異なり、例示的な最終レベルクロックドライバ202の第1および第2のゲートはフレキシブルにオンまたはオフに切り替えることができる。たとえば、第1のゲートのプルアップトランジスタ210は、オンになると、LCタンク204およびクロック分配ネットワークを充電する。プルアップトランジスタ210がオフにされるかまたはオフにゲート制御された(または単に「ゲート制御された」)場合、VDDからLCタンク204およびクロック分配ネットワークへの電流供給経路がオフにされる。しかし、LCタンク204は、数クロックサイクル後に十分に充電された後、プルアップトランジスタ210がオフにゲート制御されたときでもLCタンク204に蓄積された電荷をクロック分配ネットワークに再循環させることができる。同様に、第2のゲートのプルダウントランジスタ212は、オンになると、LCタンク204およびクロック分配ネットワークを放電させる。プルダウントランジスタ212がオフにゲート制御された場合、LCタンク204およびクロック分配ネットワークからグランドに向かう放電経路がオフにされる。しかし、LCタンク204は、数クロックサイクル後に十分に充電された後、プルダウントランジスタ212がオフにゲート制御されたときでもLCタンク104はクロック分配ネットワークを放電させることができる。このようにして、例示的なシステム200は、エネルギーを節約し、プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の一方または両方のゲート制御によって電力消費量を低減させることができる。
【００２１】
図2に示すようなプログラマブルカウンタおよび論理ゲートを使用して、プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の一方または両方のゲート制御を制御することができる。システム200の動作について2つ以上の段階に関して説明する。第1の段階は、クロック214のいくつかのクロックサイクルを含むことが可能なウォームアップ段階を含むことができる。上述のようにLCタンク204に蓄積されたエネルギーを利用し再使用してクロック分配ネットワークを充電するかまたは放電させるために、LCタンク204が「ウォームアップ」され、すなわち、LCタンク204が十分な電荷を蓄積するかまたは最大エネルギーレベルに達するまで最終レベルクロックドライバ202を両方のゲートを完全に有効化した状態で従来通りに1クロックサイクルまたは複数クロックサイクルにわたって動作させる。より詳細には、ウォームアップ段階において、最終レベルクロックドライバ202ではプルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の両方がオンにされ、それによって最終レベルクロックドライバ202はインバータと機能的に等価になり、LCタンク204のインダクタ206がその最大エネルギーに達するまでサイクルごとにクロック214の両方の位相の間電流(正/負)を供給または駆動する。ウォームアップ段階の持続時間は、たとえば、LCタンク204の効率およびエネルギーを効果的に蓄積するLCタンク204の能力に関する、LCタンク204のQ値に基づくことが可能である。
【００２２】
図2では、プログラム可能な第1のカウンタ222は、ウォームアップ段階の持続時間に対応する第1のカウント値または第1のクロックサイクル数によってプログラムされる。いくつかの態様では、第1のカウンタ222は、クロック214のルートがゲート制御されるたびにウォームアップ段階のサイクル数のカウントを開始するようにアクティブ化またはリセットされてもよい(このことは、システムリブートまたはリセットに関係付けることができる)。第1のカウンタ222の出力は、signal warm_init 224として示されており、第1のカウンタ222がウォームアップ段階に関する第1のクロックサイクル数のカウントを終了したときにアクティブハイになる。たとえば、第1のカウンタ222がリセットの後アクティブ化または有効化されると、warm_init 224は、たとえばウォームアップ段階に対応する第1のカウント時間の後でアクティブハイ状態に遷移する場合がある。
【００２３】
第2のカウンタ226は、ウォームアップ段階の終了時に有効化され、その時点で最終レベルクロックドライバの第2の段階が開始する。この第2の段階は、ゲート制御段階であり、第1のモードと第2のモードとを含むことができる。第2のカウンタ226は、ゲート制御段階の持続時間に対応する第2のカウント値によってプログラムされる。前述のように、ゲート制御段階の第1のモードでは、最終レベルクロックドライバ202が完全に無効化され、ゲート制御段階の第2のモードでは、最終レベルクロックドライバ202が部分的に無効化される。より詳細には、第2のカウンタ226は、warm_init 224がアクティブハイまたは論理「1」に遷移したときに有効化される。第2のカウンタ226は、プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の一方または両方がオフにゲート制御されるクロック214の第2のサイクル数をカウントするようにプログラムされる。プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の両方がオフにゲート制御されると、前述のように最終レベルクロックドライバ202が完全に無効化される。2つのトランジスタのうちの一方のみがオフにゲート制御され、2つのトランジスタのうちの他方がオンにゲート制御されると、最終レベルクロックドライバ202は部分的に有効化または部分的に無効化される。これらのトランジスタの選択的なゲート制御については、最終レベルクロックドライバ202を完全に無効化するための制御信号gate_both 242および最終レベルクロックドライバ202を部分的に無効化するための制御信号gate_hi_or_low 244に基づいて以下の節において説明する。第2のカウンタ226が第2のカウント時間に第2のカウンタ226の第2のクロックサイクル数のカウントを終了した後、信号stop_gate 228はアクティブハイまたは論理「1」に遷移する。
【００２４】
ゲート制御段階の後、再充電段階に入る。再充電段階では、LCタンク204から失われた蓄積エネルギーが補充される。最終レベルクロックドライバ202は、再充電段階では、上記における第1の段階またはウォームアップ段階において説明したのと同様に構成される。第3のカウンタ230は、再充電段階の持続時間に対応する第3のクロックサイクル数に対応する第3のカウント値によってプログラムされる。第3のカウンタ230は、stop_gate 228がアクティブハイになることによって有効化される。第3のカウンタ230は、信号start_gate 232がアクティブハイまたは論理「1」に遷移する第3のカウント時間までカウントするのに使用される。第3のカウンタ230は、LCタンク204に電流を送るかまたは供給し、それによって、プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の一方または両方がオフにゲート制御されたときに失われたLCタンク204内の電荷を補充することができるように、最終レベルクロックドライバ202の通常の動作を再有効化し、すなわち、最終レベルクロックドライバ202をインバータとして構成するのに使用される。第3のカウンタ230は、クロック分配ネットワークに電荷がシームレスに供給され、LCタンク204が枯渇することによる割込みが生じないようにプログラムされる。このようにして、第1、第2、および第3のカウンタ(222、226、および230)を使用して、最終レベルクロックドライバ202を通してLCタンク204にエネルギーを供給するプロセスのオン、オフを切り替えることができる。
【００２５】
いくつかの態様では、ウォームアップ段階に続いて、最終レベルクロックドライバ202をゲート制御段階(第1/第2のモード)およびリフレッシュ段階を循環するように構成することができる。ウォームアップ段階とリフレッシュ段階のどちらでも、最終レベルクロックドライバ202は、最終レベルクロックドライバ202をインバータまたはドライバとして構成するようにプルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の両方を有効化することによって完全に有効化される。
【００２６】
最終レベルクロックドライバ202の動作についてさらに詳細に説明する。stop_gate 228が論理「1」に遷移すると、インバータ234の出力が論理「0」に遷移する。ORゲート236にインバータ234の出力およびstart_gate 232が供給される。信号start_gate 232は、アクティブハイであるときに第2のカウンタ226を無効化するのに使用される。ORゲート236の出力は、ANDゲート238への一方の入力として供給され、他方の入力はwarm_init 224である。したがって、ANDゲート238の出力は信号warm 240であり、制御信号gate_both 242およびgate_hi_or_low 244に基づいてプルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212のうちの1つ以上をオフにゲート制御するのに使用される。信号warm 240は、warm_initが論理「0」であるウォームアップ段階の間と、信号start_gate 232が論理「1」である第2のカウント時間と第3のカウント時間の間、論理「0」である。信号warm 240は、信号stop_gateが論理「1」である第1のカウント時間と第2のカウント時間の間論理「1」である。信号warm 240が論理「0」であるとき、最終レベルクロックドライバ202は完全に有効化される。warm 240が論理「1」であるとき、最終レベルクロックドライバ202は、制御信号gate_both 242およびgate_hi_or_low 244に基づいて完全に無効化される(第1のモード)場合もあるいは部分的に無効化される(第2のモード)場合もある。
【００２７】
次に、制御信号gate_both 242およびgate_hi_or_low 244については、制御信号gate_both 242が論理「1」である場合、プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の両方がオフにゲート制御され、最終レベルクロックドライバ202が完全に無効化される。これは、ウォームアップ段階の後の、warm 240が「1」である第1の動作モードである。インバータ246、ANDゲート248、ORゲート250、およびANDゲート252は、図2に示すように直列接続され、warm 240がANDゲート252の一方の入力であり、ORゲート250の出力が別の入力である。ANDゲート252の出力は、gate_P 254であり、出力258を生成するためにクロック214とともにORゲート256に供給される。インバータ246、ANDゲート268、ORゲート270、およびNANDゲート272は、図2に示すように直列接続され、warm 240がNANDゲート272の一方の入力であり、ORゲート270の出力が他方の入力である。NANDゲート272の出力は、gate_N 274であり、出力278を生成するためにクロック214とともにANDゲート276に供給される。したがって、gate_both 242が論理「1」である(かつwarm 240が論理「1」である)とき、プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の両方がオフにゲート制御される。
【００２８】
gate_bothがローまたは論理「0」である(かつwarm 240が論理「1」である)場合、最終レベルクロックドライバは、制御信号gate_hi_or_low 244に基づいて部分的に無効化(または有効化)される。これは、ウォームアップ段階の後に続く第2の動作モードである。より具体的には、warm 240が論理「1」であるとき、gate_bothが論理「0」であり、gate_hi_or_low 244が論理「0」である場合、プルダウントランジスタ212のみがオフにゲート制御される。この場合、LCタンク204は、単独でクロック分配ネットワークを放電させるが、充電は最終レベルクロックドライバ202とLCタンク204の両方によって達成される。gate_bothが論理「0」であり、gate_hi_or_low 244が論理「1」である場合、プルダウントランジスタ210のみがオフにゲート制御される。この場合、LCタンク204は、単独でクロック分配ネットワークを充電するが、放電は最終レベルクロックドライバ202とLCタンク204の両方によって達成される。図示のように、gate_hi_or_low 244は、図示のようにANDゲート268、ORゲート270、およびNANDゲート272に接続されたインバータ266に供給され、この場合、warm 240はNANDゲート272の別の入力である。NANDゲート272の出力は、gate_N 274であり、クロック214とともにANDゲート276に供給される。ORゲート256の出力258およびANDゲート276の出力278は、上記の様々な動作段階において説明したように上記の制御信号およびクロック214に基づいてプルアップトランジスタ210およびプルダウントランジスタ212のオンまたはオフへの切替えを制御する。
【００２９】
いくつかの態様では、信号turn_off_gating 220を論理「1」にセットして第1のカウンタ222を無効化してもよく、それによって最終レベルクロックドライバ202が有効化され、従来のシステムと同様にクロック分配ネットワークがLCタンク204とともに充電されかつ放電する。したがって、turn_off_gating 220は、最終レベルクロックドライバ202の1つまたは複数のゲートをフレキシブルにオフにゲート制御する例示的な機能を制御するためにイネーブル信号として使用されてもよい。
【００３０】
このようにして、LCタンク204がウォームアップされた後、最終レベルクロックドライバ202が2つのモードのうちの一方において無効化されてもよい。第1のモードでは、最終レベルクロックドライバ202を完全に無効化するために最終レベルクロックドライバ202の両方のゲートがオフにされてもよく、第2のモードでは、最終レベルクロックドライバ202を部分的に無効化するために最終レベルクロックドライバ202の2つのゲートの一方のみがオフにされてもよい。これらのモードのどちらでも、LCタンク204は、電流を供給するかあるいはクロック分配ネットワークを充電するかまたは放電させてもよい。いくつかの態様では、LCタンク204内に蓄積されたすべてのエネルギーが枯渇する前に、再充電が実行され、最終レベルクロックドライバ202を完全にまたは部分的に無効化する2つのモードのうちの一方に再び入る前にLCタンク204のエネルギーを最大値まで上昇させる。
【００３１】
したがって、LCタンク204に蓄積された電荷を再使用し、エネルギーおよび電荷のクロック分配ネットワークへの不要な供給を回避することによって、LCタンク204に結合されたクロック分配ネットワークまたは共振クロックのエネルギー効率を改善するように最終レベルクロックドライバ202を構成できることがわかる。
【００３２】
複数の態様は、本明細書において開示されるプロセス、関数、および/またはアルゴリズムを実行するための様々な方法を含むことが理解されるだろう。たとえば、図3に示すように、一態様は、クロック分配システム(たとえば、200)の最終レベルクロックドライバ(たとえば、202)を動作させる方法(300)を含むことができる。
【００３３】
ブロック302には、方法300のウォームアップ段階が示されている。ウォームアップ段階は、たとえば、第1のカウンタ222が第1のカウント値までカウントするかあるいは第1のカウント値に達する持続時間にわたることができる。ウォームアップ段階において、最終レベルクロックドライバ202が有効化され、インダクタ-キャパシタ(LC)タンク(たとえば、204)にエネルギーを蓄積するように構成され、この場合、LCタンク204のキャパシタはクロック分配ネットワークに接続される。第1のカウント値は、LCタンク204のインダクタのQ値に基づいてもよい。最終レベルクロックドライバ202は、プルアップトランジスタ210およびプルダウントランジスタ212から形成することができる。プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212はともにインバータまたはドライバとして機能してLCタンク204を充電するかまたは放電させる。
【００３４】
ブロック304には、方法300のゲート制御段階が示されている。ゲート制御段階は、たとえば、第2のカウンタ226が第2のカウント値までカウントする持続時間にわたることができる。ゲート制御段階では、最終レベルクロックドライバ202を第1のモードまたは第2のモードにおいて構成することが可能である。第1のモードでは、たとえば、プルアップトランジスタ210とプルダウントランジスタ212の両方をオフにすることによって、最終レベルクロックドライバ202を完全に無効化することができる。第2のモードでは、たとえば、プルアップトランジスタ210およびプルダウントランジスタ212の多くとも1つをオフにすることによって、最終レベルクロックドライバ202を部分的に無効化することができる。第1および第2のモードでは、最終レベルクロックドライバ202は、LCタンク204に蓄積されたエネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させることができる。
【００３５】
いくつかの態様では、ゲート制御段階に続いて、最終レベルクロックドライバ202は、リフレッシュ段階に入ることができ、この場合、最終レベルクロックドライバ202は、第1の段階またはウォームアップ段階と同様に構成することが可能であり、すなわち、LCタンク204にエネルギーを蓄積する(この場合、より具体的には、失われたエネルギーを補充する)ためにプルアップトランジスタ210およびプルダウントランジスタ212をオンにすることによって有効化される。したがって、方法300は、リフレッシュ段階において、最終レベルクロックドライバ202を有効化してLCタンク204にエネルギーを蓄積する態様におけるブロック302と同様であってもよく、したがって、同じくブロック302に示されている。例示的な態様では、リフレッシュ段階に関してブロック302に達した場合、方法300は、ブロック304からブロック302へと点線によって示されている経路305を辿ってもよい。リフレッシュ段階では、第3のカウント値までカウントするように構成された第3のカウンタを使用してリフレッシュ段階のタイミングをとることができる。リフレッシュ段階では、最終レベルクロックドライバ202のプルアップトランジスタ210およびプルダウントランジスタ212を有効化することによってゲート制御段階の間に失われた電荷をLCタンク204に補充することができる。上述のように、最終レベルクロックドライバ202は、ウォームアップ段階に続いて、インダクタのQ値などの態様に基づいてゲート制御段階およびリフレッシュ段階を巡回させることができる。
【００３６】
さらに、いくつかの態様では、システム(たとえば、200)が開示され、この場合、第1の段階では、システムは、最終レベルクロックドライバ(たとえば、202)を有効化してインダクタ-キャパシタ(LC)タンク(たとえば、204)にエネルギーを蓄積するための手段を含む。たとえば、有効化のための手段は、最終レベルクロックドライバ202のプルアップトランジスタ210およびプルダウントランジスタ212を制御可能にオンにするのに使用されるシステム200の前述の態様を含んでもよい。システム200は、第2の段階において、最終レベルクロックドライバを完全にまたは部分的に無効化してLCタンク内に蓄積されたエネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるための手段をさらに含むことができる。たとえば、完全または部分的に無効化するための手段は、プルアップトランジスタ210およびプルダウントランジスタ212の両方または多くとも1つを制御可能にオフにするのに使用されるシステム200の上述の態様を含んでもよい。
【００３７】
いくつかの態様では、システム200は、第1の段階の持続時間を制御するための手段(たとえば、第1のカウンタ222)と第2の段階の持続時間を制御するための手段(たとえば、第2のカウンタ226)とをさらに含んでもよい。システム200は、最終レベルクロックドライバ202を有効化して、第2の段階の間にクロック分配ネットワークへのエネルギーの再循環においてLCタンクによって失われたエネルギーをリフレッシュ段階において補充するための手段(たとえば、プルアップトランジスタ210およびプルダウントランジスタ212を制御可能にオンにするのに使用されるシステム200の上述の態様)を含んでもよい。システム200は、リフレッシュ段階の持続時間を制御するための手段(たとえば、第3のカウンタ230)を含んでもよい。
【００３８】
図4を参照すると、例示的な態様に従って構成されたワイヤレスデバイス400の特定の例示的な態様のブロック図が示されている。ワイヤレス電子デバイス400は、メモリ432に結合されたプロセッサ464を含む。プロセッサ464は、図2を参照して説明したようなシステム200を備えてもよく、図2および図3を参照して説明した技術に従ってシステム200を動作させてもよい。図4は、プロセッサ464およびディスプレイ428に結合された、ディスプレイコントローラ426も示している。コーダ/デコーダ(コーデック)434(たとえば、オーディオおよび/または音声コーデック)は、プロセッサ464に結合することができる。(モデムを含んでもよい)ワイヤレスコントローラ440などの他の構成要素も示されている。スピーカ436およびマイクロフォン438は、コーデック434に結合することができる。図4は、ワイヤレスコントローラ440をワイヤレスアンテナ442に結合することができることも示している。特定の態様では、プロセッサ464、ディスプレイコントローラ426、メモリ432、コーデック434、およびワイヤレスコントローラ440は、システムインパッケージデバイスまたはシステムオンチップデバイス422に含まれる。
【００３９】
ある特定の態様では、入力デバイス430および電源444が、システムオンチップデバイス422に結合される。さらに、ある特定の態様では、図4に示すように、ディスプレイ428、入力デバイス430、スピーカ436、マイクロフォン438、ワイヤレスアンテナ442、および電源444は、システムオンチップデバイス422の外部に位置する。ただし、ディスプレイ428、入力デバイス430、スピーカ436、マイクロフォン438、ワイヤレスアンテナ442、および電源444の各々は、インターフェースまたはコントローラのような、システムオンチップデバイス422の構成要素に結合することができる。
【００４０】
図4はワイヤレス通信デバイスを示しているが、プロセッサ464およびメモリ432は、セットトップボックス、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、携帯情報端末(PDA)、固定ロケーションデータユニット、モバイルフォン、スマートフォン、またはコンピュータ内に組み込まれてもよいことに留意されたい。さらに、最終レベルクロックドライバの例示的な態様が少なくとも1つの半導体ダイに組み込まれてもよい。
【００４１】
様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して、情報および信号が表されてもよいことを当業者は理解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって参照される場合があるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表される場合がある。
【００４２】
さらに、本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装されてもよいことを当業者は認識されよう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、上記では、種々の例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、それらの機能に関して説明した。そのような機能がハードウェアとして実現されるか、ソフトウェアとして実現されるかは、特定の用途およびシステム全体に課せられる設計制約によって決まる。当業者は、説明した機能を特定のアプリケーションごとに様々な方法で実装されてもよいが、そのような実装決定は本発明の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきではない。
【００４３】
本明細書で開示する態様に関して説明する方法、シーケンスおよび/またはアルゴリズムは、直接ハードウェアにおいて具現化されても、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて具現化されても、またはその2つの組合せにおいて具現化されてもよい。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体内に存在してもよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取ること、および記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替形態では、記憶媒体は、プロセッサと一体である場合がある。
【００４４】
したがって、例示的な態様は、最終レベルクロックドライバによって駆動されるLCタンク内に蓄積されたエネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるように最終レベルクロックドライバを動作させるための方法を具体化するコンピュータ可読媒体を含むことができる。したがって、本発明は例示の例に制限されず、本明細書に記載される機能性を実施するための任意の手段は、本発明の態様に含まれる。
【００４５】
上記の開示が本発明の例示の態様を示す一方で、添付される請求項により規定されるような、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に様々な変形および変更を行うことができることに留意されたい。本明細書に記載される本発明の態様に従う方法クレームの機能、ステップ、および/または行為を、任意の特定の順序で実施する必要はない。さらに、本発明の要素は、単数形で記載され、特許請求される場合があるが、単数形への制限が明示的に言及されない限り、複数形が意図される。
【符号の説明】
【００４６】
100  従来のシステム
102  最終レベルクロックドライバ
103  出力
104  LCタンク
106  インダクタ(L)
108  キャパシタ(C)
110  プルアップトランジスタ
112  プルダウントランジスタ
114  クロック
200  システム
202  最終レベルクロックドライバ
204  LCタンク
206  インダクタ(L)
208  キャパシタ(C)
210  プルアップトランジスタ
212  プルダウントランジスタ
214  クロック
220  信号turn_off_gating
222  第1のカウンタ
224  信号warm_init
226  第2のカウンタ
228  信号stop_gate
230  第3のカウンタ
232  信号start_gate
234  インバータ
236  ORゲート
238  ANDゲート
240  信号warm
242  制御信号gate_both
244  制御信号gate_hi_or_low
246  インバータ
248  ANDゲート
250  ORゲート
252  ANDゲート
254  gate_P
256  ORゲート
258  出力
266  インバータ
268  ANDゲート
270  ORゲート
272  NANDゲート
274  gate_N
276  ANDゲート
278  出力
300  方法
305  経路
400  ワイヤレスデバイス
422  システムオンチップデバイス
426  ディスプレイコントローラ
428  ディスプレイ
430  入力デバイス
432  メモリ
434  コーデック
436  スピーカ
438  マイクロフォン
440  ワイヤレスコントローラ
442  ワイヤレスアンテナ
444  電源
464  プロセッサ
【図１】
2017534950.tif 000003
【図２】
2017534950.tif 000004
【図３】
2017534950.tif 000005
【図４】
2017534950.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月28日(2017.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終レベルクロックドライバを動作させる方法であって、
第1の段階において、前記最終レベルクロックドライバのプルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタをオンにして前記最終レベルクロックドライバを有効化し、インダクタ-キャパシタ(LC)タンク内にエネルギーを蓄積するステップと、
第2の段階において、前記最終レベルクロックドライバを完全にまたは部分的に無効化して前記LCタンク内に蓄積された前記エネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるステップとを含む方法。
【請求項２】
前記第2の段階の第1のモードにおいて、前記最終レベルクロックドライバの前記プルアップトランジスタおよび前記プルダウントランジスタをオフにすることによって前記最終レベルクロックドライバを完全に無効化するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第2の段階の第2のモードにおいて、前記最終レベルクロックドライバの前記プルアップトランジスタおよび前記プルダウントランジスタのうちの多くとも1つをオフにすることによって前記最終レベルクロックドライバを部分的に無効化するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記第1の段階の持続時間に対応する第1のカウント値によってプログラムされた第1のカウンタを使用して前記第1の段階の前記持続時間を制御するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第1のカウント値は、前記LCタンクのインダクタのQ値に基づく、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記第2の段階の持続時間に対応する第2のカウント値によってプログラムされた第2のカウンタを使用して前記第2の段階の前記持続時間を制御するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記第2の段階に続くリフレッシュ段階において前記最終レベルクロックドライバの前記プルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタを有効化して、前記第2の段階の間に前記クロック分配ネットワークへのエネルギーの前記再循環において前記LCタンクによって失われた前記エネルギーを補充するステップと、
前記リフレッシュ段階の持続時間に対応する第3のカウント値によってプログラムされた第3のカウンタを使用することによって前記リフレッシュ段階の前記持続時間を制御するステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
インダクタ-キャパシタ(LC)タンクに結合された最終レベルクロックドライバであって、
第1の段階において、前記最終レベルクロックドライバのプルアップトランジスタおよびプルダウントランジスタは、前記最終レベルクロックドライバを有効化し、前記インダクタ-キャパシタ(LC)タンク内にエネルギーを蓄積するためにオンにされるように構成され、
第2の段階において、前記最終レベルクロックドライバは、完全にまたは部分的に無効化され、前記LCタンク内に蓄積された前記エネルギーをクロック分配ネットワークに再循環させるように構成される最終レベルクロックドライバを備える装置。
【請求項９】
前記第2の段階の第1のモードにおいて、前記最終レベルクロックドライバは、前記最終レベルクロックドライバの前記プルアップトランジスタおよび前記プルダウントランジスタがオフにされたことに基づいて完全に無効化されるように構成される、請求項8に記載の装置。
【請求項１０】
前記第2の段階の第2のモードにおいて、前記最終レベルクロックドライバは、前記最終レベルクロックドライバの前記プルアップトランジスタおよび前記プルダウントランジスタのうちの多くとも1つがオフにされたことに基づいて部分的に無効化されるように構成される、請求項8に記載の装置。
【請求項１１】
第1のカウント値によってプログラム可能な第1のカウンタをさらに備え、前記第1の段階の持続時間が前記第1のカウント値に基づく、請求項8に記載の装置。
【請求項１２】
前記第1のカウント値は、前記LCタンクのインダクタのQ値に基づく、請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
第2のカウント値によってプログラム可能な第2のカウンタをさらに備え、前記第2の段階の持続時間が前記第2のカウント値に基づく、請求項8に記載の装置。
【請求項１４】
前記最終レベルクロックドライバの前記プルアップトランジスタおよび前記プルダウントランジスタは、前記第2の段階に続くリフレッシュ段階において、前記最終レベルクロックドライバを有効化し、前記第2の段階の間に前記クロック分配ネットワークへのエネルギーの前記再循環において前記LCタンクによって失われた前記エネルギーを補充するためにオンにされるように構成され、前記装置は、第3のカウント値によってプログラム可能な第3のカウンタをさらに備え、前記リフレッシュ段階の持続時間が前記第3のカウント値に基づく、請求項8に記載の装置。
【国際調査報告】
2017534950.tif 000007
2017534950.tif 000008
2017534950.tif 000009