用于校准和操作骤回钳位电路的设备和方法
【专利说明】用于校准和操作骤回钳位电路的设备和方法
[0001]根据35 U.S.C.§ 119的优先权要求
[0002]本申请要求2013年3月11日提交的美国专利申请序列号13/794，268的权益，其通过引用整体纳入于此。
[0003]领域
[0004]本公开一般涉及电子设备，并且尤其涉及包括骤回钳位电路的电子设备。
[0005]相关技术描述
[0006]技术进步已产生越来越小且越来越强大的电子设备。例如，当前存在各种各样的便携式电子设备，包括便携式无线电话、个人数字助理(PDA)以及寻呼设备，这些设备可以较小、轻量且易于由用户携带。某些电子设备(诸如蜂窝电话和无线网际协议(IP)电话)可通过无线网络来传达语音和数据分组。此外，许多此类电子设备包括被纳入于此的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录器以及音频文件播放器。同样，无线电话可处理可执行指令，包括软件应用，诸如可被用于访问因特网的web浏览器应用。由此，无线电话和其他电子设备能包括显著的计算能力，这可以使用集成电路来实现。
[0007]与电子设备相关联的电源电压中的波动可能会破坏或更改电子设备的操作。例如，与电源电压相关联的“毛刺”可引起电源电压中的“尖峰”，这可能潜在地破坏电子设备的组件，诸如集成电路。作为另一示例，静电放电(ESD)可能会因电荷从物体或人转移到电子设备而发生。ESD能够严重地更改集成电路的操作或者引起对于集成电路的破坏(例如，通过破坏集成电路的晶体管的栅极氧化物层)，藉此破坏利用该集成电路的电子设备。
[0008]概述
[0009]某些设备可以利用钳位电路通过响应于电源电压超过触发电压电平而“钳位”该电源电压来将该电源电压维持在特定工作范围内。例如，场效应晶体管(FET)钳位电路(诸如“big FET (双极型绝缘栅场效应晶体管)”钳位电路)可以变成导电的并且可以响应于电源电压超过触发电压电平而耗散电流。然而，big FET钳位电路可与慢响应时间相关联，并且因此可能不适合用于某些应用中的电源毛刺保护。作为钳位电路的另一示例，“骤回”钳位电路可以利用与FET相关联的寄生双极结型晶体管(BJT)效应以响应于电源电压超过与该骤回钳位电路相关联的触发电压电平而耗散电流。骤回钳位电路可能不适合用于一些应用中的静电放电(ESD)保护，因为某些电路组件可能不是被设计成耐受与骤回钳位电路相关联的相对大的保持电压(例如，在钳位操作期间该骤回钳位电路所“骤回”到的电压)的。
[0010]根据本公开至少一个实施例的骤回钳位电路包括具有可以被校准的触发电压电平的骤回钳位电路。骤回钳位电路的操作可以有利地纳入与骤回钳位电路相关联的快速响应时间，而同时又响应于能被校准(例如，降低)到合适范围以内(例如，足够低以不在ESD事件期间损坏某些电路组件)的触发电压电平而进行钳位，由此使得能够实现电源毛刺抑制和ESD保护二者。例如，触发电压电平可以基于与骤回钳位电路相关联的所选体-地电阻、基于在该骤回钳位电路处施加的栅-源电压、或其组合来被校准。在特定解说性实施例中，如在以下所进一步解释的，骤回钳位电路被包括在集成电路内，并且触发电压电平是基于由与对该集成电路(或其部分)供电的电源电压相关联的片外迹线电感所引起的电源毛刺来被校准的。
[0011]为了进行解说，一设备可包括具有激励扬声器的D类放大器的集成电路。D类放大器可以被配置成生成高频方波信号(例如，编码音频信号的600千赫(kHz)方波信号)。D类放大器可以被快速“切换”成导通和截止以生成该方波信号。越快的切换可以与越好的性能(例如，越好的信号分辨率、越少的谐波失真、或其组合)相关联。然而，快速地将晶体管切换成导通和截止以生成高频方波信号可能会引起放大器电源中的尖峰或“毛刺”，诸如通过引起片外迹线电感响应于该D类放大器所汲取的电流量的改变而输出电压。电源电压毛刺能够引起对于设备的软损坏(例如，降低的性能，诸如增大的谐波失真)或硬损坏(例如，硬件损坏，诸如对未被设计成结合电源毛刺操作的低功率组件的损坏)。在至少一个实施例中，如以下所进一步解释的，可编程骤回钳位电路可以基于迹线电感来被校准(例如，通过校准骤回钳位电路的触发电压电平)以抑制放大器电源中的毛刺。
[0012]在一特定实施例中，一种设备包括配置成响应于电源电压超过触发电压电平而钳位该电源电压的骤回钳位电路。该骤回钳位电路包括钳位晶体管和可编程电阻部分。该可编程电阻部分响应于控制信号来校准该触发电压电平。
[0013]在另一特定实施例中，一种设备包括配置成响应于电源电压超过触发电压电平而钳位该电源电压的骤回钳位电路。该骤回钳位电路包括钳位晶体管和可编程偏置器件。该可编程偏置器件被配置成通过偏置该钳位晶体管的栅极端子来校准该触发电压电平。
[0014]在另一特定实施例中，公开了一种校准骤回钳位电路的方法。该方法包括通过经由控制信号修改与钳位晶体管相关联的体-地电阻来校准与该骤回钳位电路相关联的触发电压电平，并且基于可编程偏置器件来偏置该钳位晶体管的栅极端子以进一步校准该触发电压电平。
[0015]在另一特定实施例中，一种设备包括用于基于触发电压电平来钳位电源电压的装置。该设备进一步包括用于校准触发电压电平的装置。用于校准触发电压电平的装置包括用于偏置用于钳位电源电压的装置的输入节点的装置和用于修改与用于钳位电源电压的装置相关联的体-地电阻的装置。
[0016]在另一特定实施例中，一种非瞬态计算机可读介质存储了可由处理器执行的指令。这些指令可由处理器执行以通过生成控制信号以校准骤回钳位电路的可编程电阻部分来校准该骤回钳位电路的触发电压电平。
[0017]在另一特定实施例中，一种集成电路包括具有触发电压电平的骤回钳位电路。该触发电压电平是基于该骤回钳位电路的经编程偏置器件、该骤回钳位电路的经编程体-地电阻、或其组合来确定的。该骤回钳位电路配置成响应于在静电放电(ESD)事件期间电源电压超过该触发电压电平而钳位该电源电压。该骤回钳位电路使得能够实现对集成电路的毛刺抑制和ESD保护。
[0018]在另一特定实施例中，公开了一种操作集成电路的方法。该方法包括，响应于在静电放电(ESD)事件期间电源电压超过出触发电压电平，由该集成电路的骤回钳位电路来钳位该电源电压。触发电压电平是响应于该骤回钳位电路的经编程偏置器件、该骤回钳位电路的经编程体-地电阻、或其组合来确定的。该骤回钳位电路使得能够实现对该集成电路的毛刺抑制和ESD保护。
[0019]由至少一个所公开的实施例提供的一个特定优势在于，电源电压毛刺抑制和静电放电(ESD)保护可以基于特定应用来被校准。例如，如以下所进一步解释的，骤回钳位电路的触发电压电平可以基于与耦合到包括该骤回钳位电路的集成电路的片外部分相关联的迹线电感来被校准。相应地，触发电压电平可以在集成电路制造之后被校准，而非针对每个应用来分别地预校准触发电压电平或者预校准单个触发电压电平来用于各种应用。此外，如以下所进一步解释的，触发电压电平可以被校准以使得骤回钳位既能抑制电源电压毛刺又能保护电路系统免受ESD事件的影响。本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了，整个申请包括下述章节:附图简述、详细描述以及权利要求。
[0020]附图简述
[0021]图1是包括具有骤回钳位电路的设备的系统的示图，该系统响应于控制信号来校准该骤回钳位电路的触发电压电平；
[0022]图2是图1的骤回钳位电路的特定解说性实施例的示图；
[0023]图3是图1的骤回钳位电路的另一特定解说性实施例的示图；
[0024]图4是图1的骤回钳位电路的另一特定解说性实施例的示图；
[0025]图5是图1的骤回钳位电路的另一特定解说性实施例的示图；
[0026]图6是图1的骤回钳位电路的另一特定解说性实施例的示图；
[0027]图7是图1的骤回钳位电路的另一特定解说性实施例的示图；
[0028]图8是图1的骤回钳位电路的一部分的特定解说性实施例的示图；
[0029]图9是校准并操作骤回钳位电路的方法的特定解说性实施例的流程图；以及
[0030]图10是包括骤回钳位电路的通信设备的框图。
[0031]详细描述
[0032]图1描绘了包括设备100和校准电路系统160(例如，计算机)的系统的特定解说性实施例。该校准电路系统160包括耦合到处理器164的存储器162(例如，计算机可读存储器)。如以下所进一步解释的，存储器162可存储可由处理器164来执行以生成控制信号116的触发电压电平校准指令166。如本文中所使用的，存储器(诸如存储器162)可包括随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、只读存储器(R0M)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动盘、或者任何其他形式的非瞬态存储介质。
[0033]设备100可包括片上部分150 (例如，集成电路)和片外部分152 (例如，与设备100相关联的电源电路系统)。片上部分150包括骤回钳位电路110。图1的骤回钳位电路110包括钳位晶体管112和可编程电阻部分114。如以下所进一步描述的，可编程电阻部分114可包括可以被校准以修改与钳位晶体管112相关联的体-地电阻的组件。如以下所进一步解释的，作为对可编程电阻部分114的替换或附加，骤回钳位电路110可包括一个或多个可编程偏置器件以偏置钳位晶体管112。
[0034]骤回钳位电路110响应于电源电压104 (例如，具有大约5.5伏的直流(DC)电压的电源电压)。骤回钳位电路110可以与“触发电压电平”相关联。例如，如以下结合骤回钳位电路110的操作所进一步描述的，响应于电源电压104的大小超过了触发电压电平，钳位晶体管112可