4、電流模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 206以及晶體管組合件207，所述晶體管組合件與LDO調(diào)節(jié)器205 —起嵌入在具有系統(tǒng)電路208的系統(tǒng)芯片202中，其例如是處理器復(fù)合。數(shù)字控制器204中的操作是通過時(shí)鐘226計(jì)時(shí)，其頻率是基于LDO調(diào)節(jié)器205和晶體管組合件207中的裝置的反應(yīng)時(shí)間來(lái)選擇，例如為20MHz。數(shù)字控制器204可以由有限狀態(tài)機(jī)操作或可以由處理器操作，所述處理器執(zhí)行響應(yīng)于提前通知信號(hào)和數(shù)字LDO操作信息的程序以控制到系統(tǒng)電路的電流供應(yīng)。系統(tǒng)電路208是用電壓Vdd—ftS209供應(yīng)，所述電壓Vdd fts 209是由數(shù)字輔助調(diào)節(jié)器203與LDO調(diào)節(jié)器205 (其也簡(jiǎn)化為L(zhǎng)DO 205)的組合產(chǎn)生。
[0023]數(shù)字控制器204與晶體管組合件207經(jīng)配置以作為集成電流數(shù)/?？刂破?IDAC)并且與LDO調(diào)節(jié)器205和電流模/數(shù)轉(zhuǎn)換器206并行操作。舉例來(lái)說(shuō)，晶體管組合件207在系統(tǒng)電路208的供電電壓Vdd—丨J8209處耦合到LDO輸出裝置216。提前通知信號(hào)218是由系統(tǒng)電路208，例如由處理器電路或由有限狀態(tài)機(jī)電路提供，其指示負(fù)載變化將在短時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生。舉例來(lái)說(shuō)，響應(yīng)于啟用芯片上復(fù)雜功能的程序的系統(tǒng)電路208，例如多媒體子系統(tǒng)，可以導(dǎo)致提前通知信號(hào)218在此類啟用之前發(fā)出。對(duì)例如在20納秒(ns)中從50微安(uA)上升到100毫安(mA)的負(fù)載變化的通知可能在負(fù)載變化之前15ns被發(fā)送。15ns時(shí)間段是視IDAC 204/207開啟時(shí)間而定。對(duì)于適當(dāng)?shù)牟僮?，長(zhǎng)于IDAC 204/207開啟時(shí)間的提前通知時(shí)間段也是可接受的。晶體管組合件207響應(yīng)于提前通知信號(hào)218而開啟以與LDO輸出裝置216并行地向系統(tǒng)電路208供應(yīng)電壓和電流。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)提前通知信號(hào)218被接收時(shí)，數(shù)字控制器204向晶體管組合件207供應(yīng)控制(Ctrl)信號(hào)228，所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)晶體管組合件207將系統(tǒng)電路供電電壓Vdd—丨^209上拉到芯片的傳入供電電壓Vddext 219。數(shù)字控制器204從電流ADC 206獲得輸入(其指示正發(fā)出多少電流216)并且控制Vdd—&載209電壓到系統(tǒng)電路208的指定操作電壓的斜降，指定操作電壓例如出于功率控制的原因可以在比Vddext低的電壓下。當(dāng)已經(jīng)達(dá)到正確操作電壓并且消除了任何下沖問題時(shí)，數(shù)字控制器204跟蹤電流ADC 206輸出和提前通知信號(hào)218以控制應(yīng)該供應(yīng)的數(shù)字輔助電流的量。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)字控制器204和晶體管組合件207處理靜態(tài)和低頻電流需求，而LDO 205處理高頻動(dòng)態(tài)電流需求。
[0024]在另一個(gè)實(shí)施例中，IDAC 204和晶體管組合件207根據(jù)電流ADC電路206平衡其所提供的電流與由LDO調(diào)節(jié)器提供的電流。IDAC 204/207采用來(lái)自電流ADC 206的輸入以供應(yīng)所需的靜態(tài)或緩慢變化的電流。IDAC 204/207用于與LDO 205組合以基于LD0205所供應(yīng)的預(yù)定電流閾值擴(kuò)展LDO容量。來(lái)自LDO的電流可以分成3個(gè)范圍。當(dāng)所需電流超出高預(yù)定閾值時(shí)，電流ADC 206產(chǎn)生輸出代碼11并且IDAC控制器204將晶體管組合件207中的更多單元切換為開啟(ON)以減小從LDO 205供應(yīng)的電流量。這一過程持續(xù)直到LDO電流降到低于高閾值并且電流ADC 206產(chǎn)生輸出代碼01。在另一種操作情形中，如果LDO205發(fā)出小于下閾值的電流，那么電流ADC 206產(chǎn)生輸出代碼00?；谶@一 00代碼，IDAC控制器204保持切斷晶體管組合件207中的單元直到電流ADC 206產(chǎn)生輸出代碼01或直到晶體管組合件207中的所有IDAC單元都是關(guān)閉(OFF)。對(duì)于靜態(tài)電流，電流LDO輸送的范圍是預(yù)定的。IDAC 204/207大大擴(kuò)展靜態(tài)電流容量以支持由芯片上泄漏所耗散的電流供應(yīng)，所述芯片上泄漏例如接入300mA中的泄漏，例如其可能在快-快(FF)過程拐點(diǎn)處并且在110°C下發(fā)生。這一組合提供提前就緒狀態(tài)以允許IDAC 204/207的快速響應(yīng)時(shí)間以輔助具有可能發(fā)生的急劇并且快速的動(dòng)態(tài)負(fù)載變化的LDO調(diào)節(jié)器205。因此，數(shù)字輔助調(diào)節(jié)器與LDO調(diào)節(jié)器的組合解決了封裝引腳需要、用于外部較大電容器的板上空間以及電壓下沖的問題，并且擴(kuò)展電流遞送容量以使得LDO在比模擬LDO可以單獨(dú)處理大得多的負(fù)載電流范圍中穩(wěn)定。LDO調(diào)節(jié)器是針對(duì)預(yù)定電流容量設(shè)計(jì)，而IDAC調(diào)節(jié)器電流容量可以經(jīng)擴(kuò)展而不導(dǎo)致穩(wěn)定性問題。
[0025]取決于所需的控制粒度，電流ADC 206可以配置有單個(gè)閾值比較器以供應(yīng)單個(gè)位或多個(gè)閾值比較器以提供多個(gè)位。隨著LDO調(diào)節(jié)器電流增加，如由電流ADC 206所監(jiān)測(cè)的Iref電流222所確定，電流ADC 206將通過LDO 205的電流轉(zhuǎn)化成數(shù)字位以供數(shù)字控制器204監(jiān)測(cè)。如果LDO開始發(fā)出過多電流，那么數(shù)字控制器204增加晶體管組合件207處的IDAC電流，以使得LDO電流降回到低于預(yù)定最大值或降回到預(yù)定最大值。反之亦然；當(dāng)LDO205發(fā)出過少電流時(shí)，減小IDAC電流直到LDO發(fā)出超過預(yù)定最小電流。如果來(lái)自處理器負(fù)載224的負(fù)載電流小于最小電流，那么晶體管組合件207完全關(guān)閉并且所有電流都從LDO205供應(yīng)。LDO 205也發(fā)出任何可能發(fā)生的快速瞬變電流。
[0026]晶體管組合件207是成組地受控制以增加或減小電流的多個(gè)晶體管的配置。舉例來(lái)說(shuō)，晶體管組合件207可以由每組二十五個(gè)晶體管的六十四個(gè)組組成，以使得每一晶體管組都由數(shù)字控制器204通過Ctrl信號(hào)228控制。晶體管組也稱為單元。晶體管組合件207是參考LDO傳遞晶體管216的尺寸設(shè)定大小。裝置在柵極長(zhǎng)度/寬度/指狀物/多重性方面與同一小單元匹配。選擇晶體管單元尺寸以使得當(dāng)與電流ADC步長(zhǎng)和時(shí)鐘頻率組合時(shí)，提供平穩(wěn)電流。因此，不存在爭(zhēng)用模擬控制環(huán)路和數(shù)字控制環(huán)路。每一 IDAC組中的晶體管數(shù)量是由晶體管組合件207預(yù)期處理的預(yù)期最大電流確定。晶體管的數(shù)量通常不受任何其它因素限制。然而，僅少量的晶體管組合件207組用于下沖控制。舉例來(lái)說(shuō)，數(shù)字控制器204是用移位寄存器控制。當(dāng)接收到提前通知信號(hào)218以減小電壓降(由于電流變化)時(shí)，較少數(shù)量，例如48個(gè)IDAC單元被完全開啟。這一較少數(shù)量能夠做出快速過渡并且因此縮短系統(tǒng)過渡到正常調(diào)節(jié)所花費(fèi)的時(shí)間。IDAC單元的其它晶體管將由數(shù)字控制器204基于所檢測(cè)到的泄漏電流開啟。在晶體管組合件207中使用各種數(shù)量的晶體管組允許數(shù)字控制器204取決于所需響應(yīng)而斜升或斜降電壓。以類似方式，隨著LDO調(diào)節(jié)器電流響應(yīng)于負(fù)載電流減小，數(shù)字控制器204減小如由電流ADC 206所確定的由晶體管組合件207供應(yīng)的輸出電流。舉例來(lái)說(shuō)，在包括兩個(gè)閾值比較器的兩位電流ADC 206的情況下，輸出代碼“00”指示減小IDAC輸出直到輸出代碼變成01，并且輸出代碼“01”保持IDAC電流在當(dāng)前電平。IDAC輸出將供應(yīng)預(yù)定電流容量，并且在輸出代碼“ 11”的情況下，IDAC輸出將增加直到代碼變成01。當(dāng)前，ADC 206輸出代碼“10”預(yù)留在當(dāng)前實(shí)施方案中并且不會(huì)發(fā)生。
[0027]圖3是說(shuō)明數(shù)字輔助LDO調(diào)節(jié)器的操作的時(shí)序圖300。時(shí)序圖300說(shuō)明分成25納秒(ns)間隔的時(shí)間標(biāo)度304和在圖2的數(shù)字輔助LDO調(diào)節(jié)器子系統(tǒng)200中所利用的五個(gè)信號(hào)。這些信號(hào)包含用于數(shù)字控制器204中的時(shí)鐘操作的時(shí)鐘226、負(fù)載電流(I負(fù)載)224、提前通知信號(hào)218、經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vdd_負(fù)載209以及用于晶體管組合件207的控制(Ctrl)信號(hào)228。在時(shí)鐘226 (顯示為20MHz時(shí)鐘)運(yùn)行的開始參照點(diǎn)時(shí)間0.0，負(fù)載電流224在50微安(μ A)電平下并且系統(tǒng)電路208的電壓Vdd_負(fù)載209在0.5伏特(V)的低電平下以支持休眠模式和最低電路操作(例如電路)以產(chǎn)生提前通知信號(hào)218。LDO調(diào)節(jié)器205驅(qū)動(dòng)Vdd_負(fù)載209。在時(shí)間零，提前通知信號(hào)218和晶體管組合件Ctrl信號(hào)228都是關(guān)閉。晶體管組合件Ctrl信號(hào)228是多個(gè)由數(shù)字代碼值表示，例如由十六進(jìn)制或二進(jìn)制數(shù)表示的控制信號(hào)。數(shù)字代碼值指示多少晶體管組合件207中的IDAC單元是開啟的。舉例來(lái)說(shuō)，在完全準(zhǔn)時(shí)的時(shí)間段中，晶體管組合件Ctrl信號(hào)228