片上系统、电路及向负载供电的方法技术方案

本发明专利技术描述了用于在电子电路中抑制电源噪声的系统和方法。该系统防止或至少限制噪声从电源线耦合到负载，并且还防止或至少限制在负载处产生的噪声耦合到电源线。该系统和方法在具有多级中介层的片上系统中特别有用，其中，多条电源线用于向芯片提供不同的电压电位。实际上，在这些系统中，电源线能表现出大的阻抗，这又促进从一个电路到另一个电路的噪声耦合。在一示例中，提供了一种电压调节器，其包括线性电压调节器和有源分流电路。

System on chip, circuit and method of power supply to load

【技术实现步骤摘要】
片上系统、电路及向负载供电的方法
本专利技术通常涉及一种噪声抑制技术，以及更特别地，涉及一种能够抑制电源噪声的片上系统(Systems-on-chip，SoC)、电路及向负载供电的方法。
技术介绍
片上系统(SoC)是一种将多个电子组件组合在公共芯片上的集成电路。这些组件通常包括中央处理单元(centralprocessingunit，CPU)、存储器、输入/输出端口、次存储、混合信号组件和/或射频信号处理功能组件等。片上系统(SoC)通常与中介层(interposer)结合使用。中介层是电接口(interface)，可实现连接之间的信号路由。中介层的目的是将连接扩展到更宽的间距或将连接重新路由到不同的连接。
技术实现思路
本专利技术一些实施例涉及一种片上系统(SoC)，其包括芯片和多层中介层，该芯片包括第一电路和第二电路。多层中介层包括：接地线和电源线，接地线用于将第一电路和第二电路连接到接地端子，电源线用于将第一电路和第二电路连接到电源。第一电路包括负载、线性电压调节器和有源分流电路，线性电压调节器耦接在电源线和负载之间，以及，有源分流电路耦接于线性电压调节器和接地线。一些实施例涉及电耦接于电源线和接地线的电路。该电路包括负载和电压调节器。电压调节器包括线性电压调节器和有源分流电路，线性电压调节器耦接在电源线和负载之间，线性电压调节器具有第一阻抗和第二阻抗，第一阻抗表示由电源线看到的线性电压调节器的阻抗，第二阻抗表示由负载看到的线性电压调节器的阻抗，第一阻抗小于第二阻抗，以及，有源分流电路耦接于线性电压调节器和接地线。一些实施例涉及一种用于向负载供电的方法。该方法包括：通过电源线向电压调节器提供电源电压，该电压调节器包括线性电压调节器和有源分流电路，该线性电压调节器耦接在该电源线和负载之间，以及，该有源分流电路耦接于该线性电压调节器和接地线；利用该电压调节器减少该电源线上存在的噪声耦合至该负载；以及，利用该电压调节器减少该负载上产生的噪声耦合至该电源线。上述方案能够抑制电源噪声。本领域技术人员在阅读附图所示优选实施例的下述详细描述之后，可以毫无疑义地理解本专利技术的这些目的及其它目的。详细的描述将参考附图在下面的实施例中给出。附图说明通过阅读后续的详细描述以及参考附图所给的示例，可以更全面地理解本专利技术。图1是根据一些实施例示出的具有多层中介层的片上系统(SoC)的示意图。图2是根据一些实施例示出的图1的片上系统(SoC)具有位于电源线和接地线之间的电容器的方框示意图。图3是根据一些实施例示出的图2的电源线的阻抗如何随频率变化的曲线示意图。图4是根据一些实施例示出的图1的片上系统(SoC)不在电源线和接地线之间设置电容器的方框示意图。图5是根据一些实施例示出的被包括在图1的片上系统(SoC)中的一电路的方框示意图。图6是根据一些实施例示出的图5的电路的可行性实现的电路示意图。图7是根据一些实施例比较图1的片上系统(SoC)具有和不具有图5的电路的噪声的曲线示意图。在下面的详细描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以便本领域技术人员能够更透彻地理解本专利技术实施例。然而，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施一个或多个实施例，不同的实施例可根据需求相结合，而并不应当仅限于附图所列举的实施例。具体实施方式以下描述为本专利技术实施的较佳实施例，其仅用来例举阐释本专利技术的技术特征，而并非用来限制本专利技术的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件，所属领域技术人员应当理解，制造商可能会使用不同的名称来称呼同样的元件。因此，本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区别的基准。本专利技术中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。其中，除非另有指示，各附图的不同附图中对应的数字和符号通常涉及相应的部分。所绘制的附图清楚地说明了实施例的相关部分且并不一定是按比例绘制。文中所用术语“基本”或“大致”是指在可接受的范围内，本领域技术人员能够解决所要解决的技术问题，基本达到所要达到的技术效果。举例而言，“大致等于”是指在不影响结果正确性时，技术人员能够接受的与“完全等于”有一定误差的方式。申请人通过研究发现，在某些情况下，片上系统(SoC)的其中一个电路中产生的噪声会无意中耦合到该片上系统(SoC)的另一个电路，而对另一个电路造成影响。噪声耦合会显著损害片上系统(SoC)的整体性能。例如，考虑具有若干子电路的片上系统(SoC)，所述子电路包括有噪声的数字电路和位于该数字电路旁边的对噪声敏感的模拟电路。数字电路由于存在每秒数次从一种状态切换到另一种状态的晶体管，因此会产生噪声。这种类型的噪声通常被称为“开关噪声”。该噪声可能无意中耦合到该模拟电路。由于模拟电路对噪声特别敏感，因此模拟电路的操作会受到很大影响。申请人通过研究发现，有助于上述噪声耦合的一个因素是：电源线(提供电力给片上系统(SoC)的线路)具有大的阻抗。由于其复杂性，片上系统(SoC)通常需要数种不同的电源电压电位。例如，片上系统(SoC)的某些电路可能需要小于1.2V的电源电压电位，以防止损坏小晶体管；片上系统(SOC)的另一些电路可能需要大于4V的电源电压电位以增强线性度；另一些电路可能需要其它范围内的电压电位。对多个电压电位的要求需要使用多个额外的电源线。因此，可能出现电源线的过度拥挤。尽管过度拥挤，但路由多条电源线的一种方法是减小至少一些电源线的尺寸。然而，减小电源线的尺寸会增加其阻抗，从而促进电子电路之间的噪声耦合。大电容器(如图2所示的电容器CVDD)被连接到电源线，以抵消或减少线路阻抗的影响。然而，使用这些电容器通常是不希望的，因为该电容器需要占用片上系统(SoC)的重要部分，而该重要部分本可用于其它有用的电路。本专利技术实施例提供一种不需要大电容器的方案来解决上述问题。本专利技术实施例提供的片上系统(SoC，有时简称为系统)使用电压调节器(voltageregulator)，该电压调节器被配置为防止或减少电源线上存在的噪声到达片上系统(SoC)的电路(例如，负载)并且用于防止或减少该电路中产生的噪声到达电源线。在本专利技术实施例中，阻止(block)两个方向上(例如，从电源线到负载以及从负载到电源线)的噪声传递能够显著提高片上系统(SoC)的整体噪声性能。电压调节器包括线性电压调节器(linearvoltageregulator)和有源分流电路(activeshuntcircuit)，线性电压调节器耦接在电源线和负载之间，以及，有源分流电路耦接于线性电压调节器和接地线，如图5所示，有源分流电路耦接在线性电压调节器502和接地线之间。线性电压调节器被设计成防止负载处产生的噪声到达电源线。分流有源电路提供接地路径，用于释放电源线的耦合噪声。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片上系统，其特征在于，该片上系统包括芯片和多层中介层；该芯片包括第一电路和第二电路；该多层中介层包括：接地线，用于将该第一电路和该第二电路连接到接地端子；以及，电源线，用于将该第一电路和该第二电路连接到电源；该第一电路包括：负载；线性电压调节器，耦接在该电源线和该负载之间；以及，有源分流电路，耦接于该线性电压调节器和该接地线。

【技术特征摘要】
2018.04.03 US 62/651,785;2018.12.12 US 16/218,2601.一种片上系统，其特征在于，该片上系统包括芯片和多层中介层；该芯片包括第一电路和第二电路；该多层中介层包括：接地线，用于将该第一电路和该第二电路连接到接地端子；以及，电源线，用于将该第一电路和该第二电路连接到电源；该第一电路包括：负载；线性电压调节器，耦接在该电源线和该负载之间；以及，有源分流电路，耦接于该线性电压调节器和该接地线。2.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，该线性电压调节器具有第一阻抗和第二阻抗，该第一阻抗表示由该电源线看到的该线性电压调节器的阻抗，以及，该第二阻抗表示由该负载看到的该线性电压调节器的阻抗，该第一阻抗小于该第二阻抗。3.根据权利要求2所述的片上系统，其特征在于，该线性电压调节器包括晶体管，该第一阻抗表示该晶体管的源极阻抗或发射极阻抗，以及，该第二阻抗表示该晶体管的漏极阻抗或集电极阻抗。4.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，该线性电压调节器包括低压降调节器。5.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，该第一电路是数字电路，以及，该第二电路是模拟电路。6.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，该有源分流电路包括运算放大器和晶体管，该运算放大器的输出耦接于该晶体管的栅极或基极。7.根据权利要求1所述的片上系统，其特征在于，该电源线和该接地线之间未设有用来减少该电源线的阻抗的电容器。8.一种电耦接于电源线和接地线的电路，其特征在于，该电路包括负载和电压调节器；该电压调节器...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利阿诺德帕克，塔梅尔·穆罕默德·阿里，陈奕宏，陈焕升，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG