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Dokumentenidentifikation DE60103534T2 30.06.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001290695
Titel GENERATORSCHEMA UND SCHALTUNG ZUR KOMPENSIERUNG VON SPANNUNGSABFALL ÜBER SPEISESPANNUNGSCHALTUNGEN IN CHIPS
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder WEINFURTNER, Oliver, 82054 Sauerlach, DE
DE-Aktenzeichen 60103534
Vertragsstaaten DE, GB, IE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.06.2001
EP-Aktenzeichen 019503044
WO-Anmeldetag 14.06.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/19184
WO-Veröffentlichungsnummer 0001099116
WO-Veröffentlichungsdatum 27.12.2001
EP-Offenlegungsdatum 12.03.2003
EP date of grant 26.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.06.2005
IPC-Hauptklasse G11C 5/14

Beschreibung[de]
Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Generatoranordnung und -Schaltung zum Überwinden von auf Chips auftretenden ohmschen Spannungsabfällen an Stromversorgungsleitungen ohne den Nachteil einer allgemeinen Spannungserhöhung wie beispielsweise erhöhter Stromverbrauch und verringerte Zuverlässigkeit der Schaltung.

Stand der Technik

Moderne Chips wie beispielsweise DRAM-Chips (Dynamic Random Access Memory) umfassen gewöhnlich mehrere Stromversorgungssysteme, wobei jede Versorgungsspannung auf ihren Nennwert geregelt wird. Um eine gute Schaltungsleistung (z. B. Geschwindigkeit) zu erlangen ist es wünschenswert, daß diese Versorgungsspannungen hohe Spannungspegel aufweisen, um veränderliche Stromlasten zu bewältigen. Höhere Spannungspegel sind jedoch auch mit unerwünschten Auswirkungen behaftet. Der Stromverbrauch steigt und die mögliche Lebensdauer der Schaltung verringert sich. Ein Nennwert für jede Versorgungsspannung muß daher ein Kompromiß zwischen diesen widersprüchlichen Erfordernissen sein. Bei den Generatorschaltungen wird die Versorgungsspannung an ihrem Ausgang gewöhnlich selbst unter Lastbedingungen nahe am Nennwert gehalten. Zwischen dem Generator und der versorgten Schaltung kann jedoch aufgrund des Widerstandes des Strombusses ein bedeutender Spannungsabfall auftreten.

In der Schrift JP-A-55-053707 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sicherstellung einer hochgenauen Korrektur für einen Spannungsabfall beschrieben, wobei die Korrekturspannung aus der an beiden Enden eines elektrischen Drahts auftretenden Spannungsabfallkomponente erkannt und dann die entsprechende Rückkopplung zur Korrekturspannung ausgeführt wird. Die elektrische Schaltung umfaßt einen Spannungseinsteller, einen Generator, einen elektrischen Draht und eine Last, die in Reihe geschaltet sind. Weiterhin umfaßt die vorgeschlagene Schaltung eine erste Rückkopplungsschaltung, die zwischen einem Ausgang des Spannungseinstellers und einem Ausgang des Generators angeordnet ist. Ein Vergleichsverstärker vergleicht die Spannung zwischen dem Ausgang des Generators mit der an einem Verbinder der Last erzeugten Spannung. Die Differenzspannung wird zum Ausgang des Spannungseinstellers zurückgeführt, um eine zweite Rückkopplungsschaltung zu bilden. In der Schaltung dieses Aufbaus wird die am Verbinder der Last erzeugte Spannung aufgrund der Zusammenwirkung der ersten und zweiten Rückkopplungsschaltung gleich der vom Spannungseinsteller eingestellten Spannung. In dieser Verbindung kann der Spannungsabfall des elektrischen Drahts automatisch durch Einstellung einer Verstärkung K auf 1 korregiert werden, wodurch die Lasteingangsspannung erhalten wird, die genau die gleiche wie der eingestellte Wert ist.

Nunmehr Bezug nehmend auf 1 ist dort ein typisches Blockschaltbild eines beispielhaften Chips 10 des Standes der Technik wie beispielsweise ein VINT-Generatorsystem eines DRAM-Chips dargestellt. Der Chip 10 umfaßt vier (als gestrichelte Rechtecke dargestellte) Bereiche 12 an jeder Ecke des Chips 10, zwei horizontale Busse in einem „Rückgrats-"Teil 18 und zwei senkrechte Busse 14 in einem „Arm-"Teil 19, die an der Mitte des Chips 10 zusammengekoppelt sind, und mehrere Generatoren oder Regler, von denen beispielhafte acht Generatoren 16A16H dargestellt sind. Die Generatoren 16A16H sind willkürlich entlang den horizontalen Bussen 14 im „Rückgrats-"Teil 18 angeordnet. Die Busse 14 im „Rückgrats-"Teil 18 und im „Arm-"Teil 19 sind an verschiedene (nicht dargestellte) Schaltungen angekoppelt, die sich in den vier Bereichen 12 und in den „Rückgrats" und „Arm-"Teilen befinden. Die Anordnung der 1 zeigt einen beispielhaften DRAM-Chip 10, wo die verschiedenen Schaltungen in den Bereichen 12 (nicht dargestellte) Speicherschaltungen umfassen. Aufgrund der Tatsache, daß sich alle Generatoren 16A16H im „Rückgrats-"Teil 18 befinden, kann im „Rückgrats-"Teil 18 eine stabile Versorgungsspannung unter allen Lastbedingungen garantiert werden. Gewisse Lastbedingungen (Betriebsarten) des Chips 10 können jedoch vorkommen, bei denen im „Arm-"Teil 19 ein hoher Strom verbraucht wird. In diesem Fall tritt ein bedeutsamer Spannungsabfall zwischen dem „Rückgrats-"Teil 18 und den im „Arm-"Teil 19 versorgten Schaltungen auf.

Nunmehr auf 2 Bezug nehmend sind dort beispielhafte Spannungskurven (Volt) entlang der senkrechten Achse über Zeit in Nanosekunden auf der horizontalen Achse graphisch dargestellt, wobei eine erste Kurve 22 beispielhafte Messungen darstellt, die in der Nähe eines mittleren Punkts auftreten können, wo sich die „Rückgrats-" und „Arm-"Teile 18 und 19 in der Nähe der Generatoren 16C16F auf dem Chip 10 des Standes der Technik der 1 treffen, und eine zweite Kurve 24 beispielhafte Messungen darstellt, die an einem Endpunkt im „Arm-"Teil 19 des Chips 10 des Standes der Technik der 1 auftreten können. Eine (in der 1 nicht gezeigte) Stromlast, die sich am Ende des „Arm-"Teils 19 befindet, wird zur Zeit von 10 Nanosekunden (ns) eingeschaltet und bei 300 ns in der 2 abgeschaltet. Nach einem bei ca. 35 ns für die Kurve 22 dargestellten anfänglichen Spannungsabfall regelt der Generator die Spannung an seinem Ausgang auf beinahe ihren Nennwert zurück. An der Stelle der durch die Kurve 24 gezeigten Stromlast ist ersichtlich, daß die geregelte Spannung auf einen Wert von ca. 100 Millivolt (mV) unter den in der Kurve 22 gezeigten Nennwert abfällt. Weiter entlang ist der anfängliche Spannungsabfall in der Kurve 24 100 mV niedriger als der, der am Ausgang des Generators festzustellen ist.

Theoretisch ist es möglich, den Strombus 14 in den „Arm-"Teil 19 so zu bemessen, daß der ohmsche Spannungsabfall auf einem Minimum gehalten wird. Dies ergibt jedoch unrealistische große Abmessungen für die Strombusse im „Arm-"Teil 19. Eine weitere theoretische Möglichkeit besteht darin, Generator- oder Reglerschaltungen im „Arm-"Teil 19 so zu plazieren, daß sie näher an den versorgten Schaltungen liegen. Aufgrund von Raum- und Layoutbedingungen auf dem Chip 10 ist dies jedoch ebenfalls nicht realisierbar. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, den Nennspannungspegel um einen Betrag des maximalen, im „Arm-"Teil 19 auftretenden ohmschen Spannungsabfalls höher einzustellen. Dies würde jedoch mit Zuverlässigkeits- und Stromanforderungen auf dem Chip 10 im Widerspruch stehen.

Es ist wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Generatorsystem auf einem Chip zum Überwinden von ohmschen Spannungsabfällen auf Stromversorgungsleitungen durch schnelle Reaktion auf einen gesteigerten Stromverbrauch bereitzustellen, und dabei nicht die Zuverlässigkeit einer an die Stromversorgungsleitungen angekoppelten Schaltung zu verringern, ohne die durch eine allgemeine Spannungserhöhung verursachten Nachteile.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Generatorsystem auf einem Chip zum Überwinden von ohmschen Spannungsabfällen auf Stromversorgungsleitungen durch schnelle Reaktion auf einen erhöhten Stromverbrauch, ohne die Zuverlässigkeit einer an die Stromversorgungsleitungen angekoppelten Schaltungen zu verringern, ohne die durch eine allgemeine Spannungserhöhung verursachten Nachteile.

Aus einem Gesichtspunkt betrachtet richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Steuern von Spannungsgeneratoren eines Generatorsystems auf einem Chip. Die Vorrichtung umfaßt mindestens einen Generator, einen Strombus und mindestens eine Detektorschaltung. Der mindestens eine Generator erzeugt einen vorbestimmten Betrag an Strom zu Lastschaltungen auf dem Chip. Der Strombus ist entlang mindestens einem ersten Teil auf dem Chip geführt, um den Lastschaltungen auf dem Chip Strom von dem mindestens einen Generator zuzuführen. Der Strombus umfaßt eine Rückkopplungsleitung von jedem Ende des Strombusses, das von dem mindestens einen Generator entfernt liegt, zu einem vorbestimmten Punkt entlang dem mindestens einen Teil, der sich in der Nähe des mindestens einen Generators befindet, um eine kontinuierliche Messung eines an jedem entfernten Ende des Strombusses auftretenden Spannungsabfalls bereitzustellen. Die mindestens eine Detektorschaltung befindet sich an dem vorbestimmten Punkt des mindestens einen Teils in der Nähe des mindestens einen Generators zum Vergleichen einer an dem vorbestimmten Punkt gemessenen Spannung von dem mindestens einen Generator mit dem an einem entfernten Ende des Strombusses gemessenen Spannungsabfall. Als Reaktion auf diese Messungen stellt die mindestens eine Detektorschaltung Steuersignale für den mindestens einen Generator bereit, um eine erzeugte Spannung zu ändern, um als Reaktion auf durch die Schaltungen auf dem Chip verursachte Laständerungen einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus aufrechtzuerhalten. Die Detektorschaltung umfaßt eine Vergleichsanordnung zum Vergleichen einer an dem vorbestimmten Punkt in der Nähe des mindestens einen Generators gemessenen Spannung des mindestens einem Generators mit einer an jedem entfernten Ende des Strombusses gemessenen Spannung. Als Reaktion auf diesen Vergleich wird ein BOOST-Signal für den mindestens einen Generator erzeugt, das eine Spannungsdifferenz zwischen den zwei gemessenen Spannungen darstellt, um die erzeugte Spannung zu ändern, um den vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus aufrechtzuerhalten. Die Detektorschaltung umfaßt weiterhin mindestens eine Verstärkungsanordnung, wobei jede Verstärkungsanordnung eine Steilheit des von der Vergleichsanordnung und jeder vorgeschalteten Verstärkungsanordnung erzeugten BOOST-Signals steigert, ehe das BOOST-Signal zu dem mindestens einen Generator übertragen wird.

Aus einem anderen Gesichtspunkt betrachtet richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Steuern von Spannungsgeneratoren eines Generatorsystems auf einem Chip mit mindestens einem Generator, einem Strombus und mindestens einer Detektorschaltung. Der mindestens eine Generator erzeugt einen vorbestimmten Betrag an Strom für Lastschaltungen auf dem Chip. Der Strombus ist entlang einem „Rückgrats-"Teil auf dem Chips geführt, der einen „Arm-"Teil auf dem Chip schneidet. Der Strombus liefert Strom von dem mindestens einen Generator, der an den Strombus in dessen „Rückgrats-"Teil angekoppelt ist, an Schaltungen in benachbarten Teilen des Chips. Der Strombus umfaßt eine Rückkopplungsleitung von jedem Ende des „Arm-"Teils zu mindestens dem Schnittpunkt der „Rückgrats-" und „Arm-"Teile zur Bereitstellung einer kontinuierlichen Messung eines Spannungsabfalls, der an jedem Ende des „Arm-"Teils auftritt. Die mindestens eine Detektorschaltung befindet sich neben dem Schnittpunkt des „Rückgrats-" und „Arm-"Teils des Chips zum Vergleichen einer am Schnittpunkt des „Rückgrats-" und „Arm-"Teils gemessenen Spannung von dem mindestens einen Generator mit dem an jedem entfernten Ende des „Arm-"Teils gemessenen gleichzeitigen Spannungsabfalls. Die mindestens eine Detektorschaltung stellt BOOST- und SPEED-Steuersignale für den mindestens einen Generator bereit, um eine erzeugte Spannung abzuändern, um als Reaktion auf durch die Schaltungen in den benachbarten Teilen des Chips verursachte Laständerungen einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus aufrechtzuerhalten.

Aus einem weiteren Gesichtspunkt betrachtet richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Steuern von Spannungsgeneratoren eines Generatorsystems auf einem Chip mit einer Mehrzahl von Generatoren, einem Strombus und einer ersten und einer zweiten Detektorschaltung. Die mehreren Generatoren erzeugen einen vorbestimmten Betrag an Strom für Lastschaltungen auf dem Chip. Der Strombus ist entlang einen „Rückgrats-"Teil auf dem Chip geführt, der einen „Arm-"Teil auf dem Chip schneidet, um Schaltungen in benachbarten Teilen des Chips Strom von den mehreren Generatoren, die über den Strombus im „Rückgrats-"Teil davon angekoppelt sind, zuzuführen. Der Strombus umfaßt eine Rückkopplungsleitung von einem ersten und zweiten entfernten Ende des „Arm-"Teils mindestens zum Schnittpunkt der „Rückgrats-" und „Arm-"Teile zur Bereitstellung von kontinuierlichen Messungen eines an dem ersten und zweiten entfernten Ende des „Arm-"Teils auftretenden Spannungsabfalls. Die erste und eine zweite Detektorschaltung befinden sich neben dem und auf gegenüberliegenden Seiten des Schnittpunkts des „Rückgrats-" und „Arm-"Teils des Chips. Die erste und eine zweite Detektorschaltung vergleichen eine am Schnittpunkt des „Rückgrats-" und „Arm-"Teils gemessenen Spannung von den mehreren Generatoren mit an dem ersten bzw. zweiten entfernten Ende des „Arm-"Teils gemessenen gleichzeitigen Spannungsabfällen. Die erste und zweite Detektorschaltung stellen wiederum getrennte BOOST- und SPEED-Steuersignale bereit, die logisch ODER-verknüpft und zu den mehreren Generatoren übertragen werden, um eine insgesamt erzeugte Spannung zu ändern um als Reaktion auf durch die Schaltungen in den benachbarten Teilen des Chips verursachte Laständerungen einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus in den „Rückgrats-" und „Arm-"Teilen aufrechtzuerhalten.

Aus einem weiteren Gesichtspunkt betrachtet richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern von Spannungsgeneratoren eines Generatorsystems auf einem Chip. Bei dem Verfahren wird ein vorbestimmter Betrag an Strom von dem mindestens einen Generator zur Übertragung entlang einem „Rückgrats-"Teil auf dem Chip erzeugt, der einen „Arm-"Teil auf dem Chip schneidet, zu Lastschaltungen in Bereichen neben den „Rückgrats-" und „Arm-"Teilen. Als nächstes wird eine kontinuierliche Messung eines an jedem entfernten Ende des „Arm-"Teils auftretenden Spannungsabfalls über eine getrennte Rückkopplungsleitung zu mindestens dem Schnittpunkt des „Rückgrats-" und „Arm-"Teils erhalten, um eine kontinuierliche Messung eines an jedem Ende des „Arm-"Teils auftretenden Spannungsabfalls bereitzustellen. Zur Durchführung dieser Messung wird eine am Schnittpunkt von „Arm" und „Rückgrat" gemessene Spannung des mindestens einen Generators in einer Vergleichsanordnung von mindestens einer Detektorschaltung, die sich neben dem Schnittpunkt des „Rückgrats-" und „Arm-"Teils des Chips befindet, mit einer an einem zugehörigen Ende gemessenen Spannung verglichen, um Steuersignale, sogenannte BOOST-Signale und SPEED-Signale, für den mindestens einen Generator bereitzustellen. Die Detektorschaltung erzeugt ein BOOST-Signal für den mindestens einen Generator, das eine Spannungsdifferenz zwischen den zwei gemessenen Spannungen darstellt, die durch die Schaltungen in den benachbarten Teilen des Chips verursachte Laständerungen anzeigt. Die Steilheit des durch die Vergleichsanordnung erzeugten BOOST-Signals wird in mindestens einer Verstärkungsanordnung gesteigert. Durch jede Verstärkungsanordnung wird die Steilheit des BOOST-Signals von der Vergleichsanordnung und jeder vorherigen Verstärkungsanordnung gesteigert, ehe das BOOST-Signal zu dem mindestens einen Generator übertragen wird. Abschließend wird eine erzeugte Spannung von dem mindestens einen Generator geändert, um als Reaktion auf durch die Schaltungen in den benachtbarten Teilen des Chips verursachte Laständerungen einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden ausführlicheren Beschreibung und in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen besser verständlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

1 ist ein typisches Blockschaltbild eines beispielhaften Chips des Standes der Technik wie beispielsweise eines VINT-Generatorsystems eines DRAM-Chips;

2 zeigt graphisch beispielhafte Kurven von Spannung über Zeit in Nanosekunden an einem mittleren Punkt auf dem Chip des Standes der Technik der 1 und an einem entfernten Punkt in einem „Arm-"Teil des Chips des Standes der Technik der 1;

3 ist ein Blockschaltbild einer Abänderung eines Bussystems eines beispielhaften Spannungsgeneratorsystems auf dem beispielhaften Chip der 1 zum Erhalten einer Spannungsmessung am Ende eines „Arm-"Teils gemäß der vorliegenden Erfindung;

4 zeigt eine beispielhaftes Schaltbild einer neuartigen Regler- oder Generatorschaltung zur Verwendung als die Generatoren auf dem Chip der 1 gemäß der vorliegenden Erfindung;

5 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild eines neuartigen Vergleichers zur Verwendung auf dem Chip der 1 gemäß der vorliegenden Erfindung;

6 zeigt ein Blockschaltbild einer ein SPEED-Signal erzeugenden Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;

7 zeigt graphisch beispielhafte Kurven von Amplitude über Zeit in Nanosekunden von einem durch den Vergleicher der 5 erzeugten BOOST-Signal sowie einem durch die das SPEED-Signal erzeugende Schaltung der 6 erzeugten SPEED-Signal gemäß der vorliegenden Erfindung;

8 zeigt eine erweiterte Ansicht eines Mittelteils des Chips der 1, der gemäß der vorliegenden Erfindung abgeändert worden ist;

9 zeigt graphisch beispielhafte Kurven von Spannung entlang der senkrechten Achse über Zeit in Nanosekunden entlang der horizontalen Achse, die für ein Chip mit der in 8 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigten Anordnung erhalten werden können;

10 zeigt graphisch eine beispielhafte Kurve von Ampere entlang der senkrechten Achse über Zeit in Nanosekunden entlang der horizontalen Achse für einen Laststrom, der im Chip der 1 und 9 auftreten könnte, und der Schaltungen in Bereichen neben dem „Rückgrat-"Teil und „Arm-"Teil des Chips zugeführt wird;

11 zeigt graphish beispielhafte Kurven von Volt entlang der senkrechten Achsel über Zeit in Nanosekunden entlang der horizontalen Achse, die in dem Chip des Standes der Technik der 1 auftreten könnten, bei dem die Anordnungen der 36 und 8 nicht verwendet werden; und

12 zeigt graphisch beispielhafte Kurven von Volt entlang der senkrechten Achse über Zeit in Nanosekunden entlang der horizontalen Achse, die im Chip der 1 auftreten könnten, bei dem die Anordnungen der 36 und 8 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der in 1 dargestellte beispielhafte Chip 10 abgeändert, um die Erfassung eines Spannungsabfalls im „Arm-"Teil 19 zu erlauben, der größer ist als an einem Ausgang des (auch als Regler bekannten) Generators (z. B. Generator 16E oder 16F). Man sollte hiernach verstehen, daß die vorliegende Erfindung auf andere Chips 10 als nur den in 1 dargestellten beispielhaften DRAM-Chip anwendbar ist, wo es einen oder mehrere „Rückgrats-"Teile 18 und entweder keinen oder einen oder mehrere „Arm-"Teile 19 geben könnte, um (nicht gezeigten) Schaltungen auf dem Chip 10 Strom zuzuführen. Die zusätzlichen möglichen „Rückgrats-" und „Arm-"Teile 18 oder 19 oder der Mangel eines „Arm-"Teils 19 sind aus Gründen der Einfachheit bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung in der 1 nicht dargestellt. Wenn ein „Arm-"Teil 19 nicht vorgesehen ist, wird angenommen, daß sich die Generatoren in der Nähe eines Endes des „Rückgrats-"Teils befinden und Lastschaltungen entlang dem gesamten „Rückgrats-"Teil angeordnet sein können. Wenn ein solch großer Spannungsabfall erfaßt wird, dann wird die Ausgangsspannung des Generators auf einen höheren Pegel eingestellt, um den Spannungsabfall zwischen dem Generator und der Lastschaltung zu überwinden. Um den anfänglichen Spannungsabfall zu verringern und die Generatorreaktion zu beschleunigen wird zusätzlich eine Rückkopplungsschleife im Generator oder Regler kurzzeitig deaktiviert und der Regler gezwungen, einen maximalen Ausgangsstrom bereitzustellen.

Nunmehr auf 3 Bezug nehmend ist dort ein Blockschaltbild einer Abänderung jedes Busses 14 des beispielhaften Spannungsgeneratorsystems auf dem beispielhaften Chip 10 der 1 zum Erhalten einer Spannungsmessung am Ende eines „Arm-"Teils der 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Jeder Bus im „Arm-"Teil 19 umfaßt einen Stromversorgungsbus 30 und eine Signalrückkopplungsleitung 32, die am Ende des „Arm-"Teils 19 zusammengekoppelt sind. Strom wird Schaltungen in den (in 1 dargestellten) benachbarten Bereichen 12 von den (in 1 dargestellten) Generatoren 16A16H über den Stromversorgungsbus 30 zugeführt und ein Signal wird über die Signalrückkopplungsleitung 32 vom Stromversorgungsbus 30 zu den Generatoren 16A16H zurückgeführt. Nur für beispielhafte Zwecke kann der Stromversorgungsbus 30 eine Breite von beispielsweise 30 &mgr;m aufweisen und die Signalrückkopplungsleitung 32 kann eine Breite von beispielsweise einem &mgr;m aufweisen. Aufgrund der Bemessung der Signalrückkopplungsleitung 32 fließt im wesentlichen kein Strom durch die Signalrückkopplungsleitung 32 und es findet daher im wesentlichen kein Spannungsabfall auf ihr statt. Die Signalrückkopplungsleitung 32 kann einen bedeutend größeren Widerstand als der Stromversorgungsbus 30 aufweisen, aber die Widerstands-Kapazitäts-(RC-)Verzögerung der Signalrückkopplungsleitung 32 sollte nicht viel größer als eine Reaktionszeit des (nicht dargstellten) zugehörigen Generators oder Reglers sein, dem sie zugeordnet ist. Die Spannung (INN) an die Signalrückkopplungsleitung 32 wird zu einem (nur in 5 dargestellten) Vergleicher 70 zurückgeführt, wie hiernach bei der 5 beschrieben wird. Man sollte verstehen, daß bei einem Chip 10, der nur einen „Rückgrats-"Teil 18 aufweist, wo sich die Generatoren 16A16H in einem Bereich des „Rückgrats-"Teils 18 befinden, die Rückkopplungsleitung 32 von einem Ende des Strombusses 14 zurückgeführt werden würde, der von den Generatoren 16A16H entfernt liegt.

Nunmehr auf 4 Bezug nehmend ist dort ein beispielhaftes Schaltbild einer (in einem gestrichelten Rechteck dargestellten) neuartigen Regler- oder Generatorschaltung 40 zur Verwendung an der Stelle jedes der Generatoren 16A16H auf dem Chip der 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Regler- oder Generatorschaltung 40 umfaßt einen (in einem gestrichelten Rechteck dargestellten) Differenzverstärker 42, einen ersten und zweiten N-Kanalfeldeffekttransistor (FET) 44 und 46 (die jeweils in einem getrennten gestrichelten Rechteck dargestellt sind), einen P-Kanalfeldeffekttransistor (FET) 48 (der in einem gestrichelten Rechteck dargestellt ist), und einen ersten, zweiten und dritten Widerstand 51, 52 und 53. Der Differenzverstärker 42 umfaßt einen ersten, zweiten und dritten N-Kanal FET 55, 56 und 57 und einen ersten und zweiten P-Kanal FET 58 und 59. Die Anordnung und Verbindungen der FET des Differenzverstärkers 42 sind eine wohlbekannte Anordnung für einen Differenzverstärker. In bezug auf die FET 58 und 59 sind die Sourceelektroden der FET 58 und 59 an eine Versorgungsspannung VDD angekoppelt, die Gateelektroden der FET 58 und 59 zusammen- und an eine Drain-Elektrode des FET 59 und an eine Drain-Elektrode des FET 56 angekoppelt. Die Drain-Elektrode des FET 58 ist an eine Drain-Elektrode FET 55 angekoppelt. Die Gate-Elektrode des FET 55 ist zur Aufnahme einer Bezugsspannung (VREF) gekoppelt. Die Source-Elektroden der FET 55 und 56 sind zusammen- und an eine Drain-Elektrode des FET 57 angekoppelt. Die Gate-Elektrode des FET 57 ist zur Aufnahme einer Vorspannung (VBIAS) gekoppelt und die Source-Elektrode des FET 57 ist an ein Bezugspotential angekoppelt, das beispielhafterweise als Erdpotential gezeigt ist.

Am FET 48 des Reglers 40 ist eine Source-Elektrode an die Versorgungsspannung VDD angekoppelt und seine Gate-Elektrode ist an die Drain-Elektrode des FET 44 des Reglers 40 und an die Drain-Elektroden der FET 55 und 58 im Differenzverstärker 42 angekoppelt. Die Drain-Elektrode des FET 48 des Reglers ist an einen ersten Anschluß des ersten Widerstandes 50 angekoppelt und stellt eine Ausgangsspannung VINT vom Regler 40 bereit. Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 50 ist an einen Verbindungspunkt zwischen jeweils einer Drain-Elektrode des FET 46 des Reglers 40, einem ersten Anschluß des Widerstandes 51 und einer Gate-Elektrode des FET 56 im Differenzverstärker 42 angekoppelt. Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 51 ist an eine Source-Elektrode des FET 46 des Reglers 40 und an einen ersten Anschluß des Widerstandes 52 angekoppelt. Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 52 ist an ein Bezugspotential angekoppelt, das als Erdpotential dargestellt ist. Eine Gate-Elektrode des FET 44 des Reglers 42 ist zur Aufnahme eines extern erzeugten SPEED-Signals gekoppelt, während seine Source-Elektrode an ein als Erdpotential dargestelltes Bezugspotential angekoppelt ist. Die Gate-Elektrode des FET 46 des Reglers 40 ist zur Aufnahme eines extern erzeugten BOOST-Signals gekoppelt.

Im Betrieb vergleicht der Differenzverstärker 42 die Bezugsspannung (VREF) mit der Spannung VINT, die über einen Rückkopplungsweg durch den Widerstand 50 zur Gate-Elektrode des FET 56 des Differenzverstärkers 42 zurückgeführt wird. Wenn die Spannung VINT niedrig ist, dann ist die Rückkopplungsspannung zur Gate-Elektrode des FET 56 des Differenzverstärkers 42 nach Bestimmung durch den mit der Spannung VREF hergestellten Vergleich ebenfalls niedrig. Als Reaktion verringert der Differenzverstärker 42 die Spannung zur Gate-Elektrode des FET 48 des Reglers 40 über den Weg von dem Verbindungspunkt der Source-Elektrode des FET 55 und der Drain-Elektrode des FET 58 des Differenzverstärkers 42. Dadurch fließt mehr Strom von der Spannungsquelle VDD zum Ausgangsknotenpunkt für die Spannung VINT. Damit wird wiederum die Spannung VINT und auch die Rückkopplungsspannung zur Gate-Elektrode des FET 56 des Differenzverstärkers 42 über den Weg durch den ersten Widerstand 50 erhöht. Es wird damit eine Regelschleife gebildet, die die Ausgangsspannung VINT auf einem stabilen Pegel hält, wobei der Pegel durch die Bezugsspannung VREF bestimmt wird. In Wirklichkeit ist der Ausgangspegel von VINT nicht ideal stabil, da der Regler 40 eine begrenzte Reaktionsgeschwindigkeit aufweist. Wenn durch eine (nicht dargestellte) entfernt angekoppelte Schaltung plötzlich ein Strom aus der Ausgangsspannung VINT gezogen wird, wird dadurch die Ausgangsspannung VINT erniedrigt und der Regler 40 braucht eine kurze Weile, zu reagieren.

Nunmehr Bezug nehmend auf 5 ist dort ein beispielhaftes Schaltbild eines neuartigen Vergleichers 70 zur Verwendung bei der Erzeugung eines BOOST-Signals dargestellt, das vom Regler 40 der 4 gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird. Der Vergleicher 70 umfaßt einen (in einem gestrichelten Rechteck dargestellten) Differenzverstärker 72 und eine erste, zweite und dritte Verstärkerschaltung 74, 76 und 78 (die in gestrichelten Rechtecken dargestellt sind), die alle parallel zwischen eine Versorgungsspannung VDD und eine als Erdpotential dargestellte Bezugsspannung geschaltet sind.

Der Differenzverstärker 72 umfaßt einen ersten, zweiten und dritten N-Kanal FET 80, 81 und 82 und einen ersten und zweiten P-Kanal FET 83 und 84. Die Anordnung und Verbindungen der FET 80, 81, 82, 83 und 84 stellen eine wohlbekannte Anordnung für einen Differenzverstärker dar. Eine Source-Elektrode jedes der FET 83 und 84 sind an einer Versorgungsspannung VDD angekoppelt. Gate-Elektroden der FET 83 und 84 sind zusammen- und an Drain-Elektroden der FET 80 und 83 angekoppelt. Eine Drain-Elektrode des FET 84 ist an eine Drain-Elektrode des FET 81 angekoppelt. Eine Gate-Elektrode des FET 80 ist für die Aufnahme einer neben den Generatoren an einem Schnittpunkt der in 1 dargestellten „Rückgrats-" und „Arm-"Teile gemessenen Spannung INP gekoppelt, während die Gate-Elektrode des FET 81 für die Aufnahme einer an einem entfernten Ende eines in 1 dargestellten „Arm-"Teils 19 gemessenen Spannung INN gekoppelt ist, die über eine in 3 dargestellte Signalrückkopplungsleitung 32 erhalten wird. Source-Elektroden der FET 80 und 81 sind zusammen- und an eine Drain-Elektrode des FET 82 angekoppelt. Eine Gate-Elektrode des FET 82 ist für die Aufnahme einer Vorspannung (VBIAS) gekoppelt und eine Source-Elektrode des FET 82 ist an ein als Erdpotential dargestelltes Bezugspotential angekoppelt.

Jeder der Verstärker 74, 76 und 78 umfaßt einen P-Kanal FET 86 und einen N-Kanal FET 88. In jedem der Verstärker 74, 76 und 78 ist am FET 86 eine Source-Elektrode an die Versorgungsspannung VDD, eine Drain-Elektrode an eine Drain-Elektrode des FET 88 und eine Gate-Elektrode an eine Gate-Elektrode des FET 88 angekoppelt. Die Source von FET 88 ist an ein als Erdpotential dargestelltes Bezugspotential angekoppelt. Die gekoppelten Gate-Elektroden der FET 86 und 88 des ersten Verstärkers 74 sind an die Drain-Elektroden der FET 84 und 81 des Differenzverstärkers 72 angekoppelt. Die gekoppelten Gate-Elektroden der FET 86 und 88 des zweiten Verstärkers 76 sind an die Drain-Elektroden der FET 86 und 88 des ersten Verstärkers 74 angekoppelt. Die gekoppelten Gate-Elektroden der FET 86 und 88 des dritten Verstärkers 78 sind an die Verkopplung der Drain-Elektroden der FET 86 und 88 des zweiten Verstärkers 76 angekoppelt. Die Verkopplung der Drain-Elektroden der FET 86 und 88 des dritten Verstärkers 78 stellt ein Ausgangs-BOOST-Signal bereit, das zu dem in 4 dargestellten Generator oder Regler 40 übertragen wird.

Im Betrieb vergleicht der Differenzverstärker 72 den in der Nähe des Generators oder Reglers 40 gemessenen Spannungspegel INP mit dem entfernten Ende des „Arm-"Teils 19 nach der Darstellung in 3 gemessenen Spannungspegel INN. Das Ergebnis dieses Vergleichs ist ein Ausgangssignal, das zu den Gate-Elektroden der FET 86 und 88 des ersten Verstärkers 74 übertragen wird. Die Steilheit dieses Ausgangssignals ist nicht sehr groß und der erste Verstärker wirkt zur Erzeugung eines Ausgangssignals mit gesteigerter Steilheit zu den Gate-Elektroden der FET 86 und 88 des zweiten Verstärkers 76. Auf ähnliche weise reagiert der zweite Verstärker auf das Ausgangssignal vom ersten Verstärker 74, um ein Ausgangssignal zu den Gate-Elektroden der FET 86 und 88 des dritten Verstärkers 78 zu erzeugen, bei dem die Steilheit weiter gesteigert ist. Der dritte Verstärker 78 reagiert auf das Ausgangssignal vom zweiten Verstärker 76, um ein BOOST-Ausgangssignal vom Vergleicher 70 zu erzeugen, bei dem die Steilheit noch weiter auf eine vorbestimmte Steilheit gesteigert wird. Das BOOST-Signal wird zu dem in 4 dargestellten Generator oder Regler 40 und zu einer, ein SPEED-Signal erzeugenden Schaltung übertragen, die hiernach beschrieben und in 6 dargestellt ist.

Nunmehr Bezug nehmend auf 6 ist dort eine ein SPEED-Signal erzeugende Schaltung 90 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die vorzugsweise der Vergleicherschaltung der 5 benachbart ist. Die SPEED-Signal erzeugende Schaltung 90 umfaßt einen ersten, zweiten, dritten und vierten Inverter 91, 92, 93 und 94 und ein NAND-Gatter 96. Ein BOOST-Signal vom Vergleicher 70 der 5 ist an einen ersten Eingang des NAND-Gatters 96 und an einen Eingang des ersten Inverters 91 angekoppelt. Der erste, zweite und dritte Inverter 91, 92 und 93 sind in Reihe und an einen zweiten Eingang des NAND-Gatters 96 angekoppelt, um eine vorbestimmte Verzögerung des empfangenen BOOST-Signals bereitzustellen. Ein Ausgang der NAND-Schaltung 96 ist an einen Eingang des vierten Inverters 94 angekoppelt, dessen Ausgang das SPEED-Ausgangssignal erzeugt, das zum Generator oder Regler 40 der 4 übertragen wird. Die Funktionsweise der das SPEED-Signal erzeugenden Schaltung 90 ist in 7 dargestellt.

Nunmehr auf 7 Bezug nehmend sind dort graphisch beispielhafte Kurven von Amplitude entlang der senkrechten Achse über Zeit entlang der horizontalen Achse eines vom Vergleicher der 5 erzeugten BOOST-Signals und eines von der das SPEED-Signal erzeugenden Schaltung der 6 erzeugten SPEED-Signals dargestellt. Zur Zeit T0 weist das BOOST-Signal einen logischen Wert „0" auf und am ersten Eingang des NAND-Gatters 96 liegt eine logische „0" an, während der erste, zweite und dritte Inverter 91, 92 und 93 bewirken, daß am zweiten Eingang des NAND-Gatters 96 eine logische „1" anliegt. Daraus ergibt sich ein Ausgangssignal mit einer logischen „1" vom NAND-Gatter 96, die vom vierten Inverter 94 in ein SPEED-Ausgangssignal mit logischer „0" umgewandelt wird. Zur Zeit T1 geht das BOOST-Signal auf einen logischen Wert „1", der an den ersten Eingang des NAND-Gatters 96 angelegt wird. Aufgrund einer leichten Verzögerung der Reaktionszeit des ersten, zweiten und dritten Inverters 91, 92 und 93 bleibt das Signal mit einer ursprünglichen logischen „1" jedoch zeitweilig am zweiten Eingang des NAND-Gatters 96. Daraus ergibt sich ein Ausgangssignal mit logischer „0" vom NAND-Gatter 96, das vom viertn Inverter 94 in ein SPEED-Ausgangssignal mit logischer „1" umgewandelt wird. Zur Zeit T2 liegt das BOOST-Signal immer noch auf dem logischen Wert „1" und die Reaktionszeit des ersten, zweiten und dritten Inverters 91, 92 und 93 bewirkt nun, daß an den zweiten Eingang des NAND-Gatters 96 ein Signal mit logischer „0" angelegt wird. Daraus ergibt sich ein Ausgangssignal mit logischer „1" vom NAND-Gatter 96, das vom vierten Inverter 94 in ein SPEED-Ausgangssignal mit logischer „0" umgewandelt wird. Zur Zeit T3 kehrt das BOOST-Signal zu einer logischen „0" zurück und die Schaltung 90 der 6 kehrt zu der zur Zeit T0 vorgefundenen Anfangsposition zurück. Durch die von dem ersten, zweiten und dritten Inverter 91, 92 und 93 bereitgestellte Verzögerung wird daher die Breite des SPEED-Impulses bestimmt, sobald das BOOST-Signal auf eine logische „1" geht.

Nunmehr Bezug nehmend auf 8 ist dort eine erweiterte Ansicht eines Mittelteils des Chips 10 der 1 dargestellt, wo sich der „Arm-"Teil 19 und der „Rückgrats-"Teil 18 gemäß der Abänderung nach der vorliegenden Erfindung schneiden. In den dem Schnittpunkt benachbarten „Rückgrats-"Teilen sind die Generatoren oder Regler 16C, 16D, 16E und 16F der 1 dargestellt. Nicht dargestellt sind die Stromversorgungsbusse 14 der 1, die Strom von den Generatoren 16C, 16D, 16E und 16F (und den in 1 gezeigten Generatoren 16A, 16B, 16G und 16H) zu den in den vier Bereichen 12 befindlichen Schaltungen zuführen. In jedem „Arm-"Teil 19 befindet sich eine Detektorschaltung 100, beispielsweise wo der „Arm-"Teil 19 den „Rückgrats-"Teil 18 trifft. Jede Detektorschaltung 100 umfaßt eine in 5 dargestellte Vergleicherschaltung 70 zum Erzeugen eines BOOST-Ausgangssignals und eine in 6 dargestellte ein SPEED-Signal erzeugende Schaltung 90, die das SPEED-Ausgangssignal aus dem BOOST-Signal erzeugt. Die zwei Detektorschaltungen 100 werden durch eine verdrahtete ODER-Verbindung mit einem an Erdpotential angekoppelten Widerstand 102 logisch ODER-verknüpft. Nachdem die von den Detektorschaltungen 100 erzeugten BOOST- und SPEED-Signale ODER-verknüpft sind, werden sie über die Signalbusse 104 zu jedem der Generatoren oder Regler 16A16H übertragen. Die Generatoren oder Regler 16A16H benutzen die BOOST- und SPEED-Signale wie schon beschrieben für die Schaltungen 40 der 4.

Nunmehr Bezug nehmend auf 9 sind dort graphisch beispielhafte Kurven 110 und 111 von Spannung in Volt entlang der senkrechten Achse über Zeit in Nanosekunden entlang der horizontalen Achse dargestellt, sowie sie für einen Chip 10 mit der in 8 gemäß der folgenden Erfindung dargestellten Anordnung erhalten werden könnten. Die erste Kurve 110 stellt beispielhafte Messungen dar, die in der Nähe eines mittleren Punktes vorkommen können, wo die „Rückgrats-" und „Arm-"Teile 18 und 19 auf dem Chip 10 des Standes der Technik der 1 in der Nähe der Generatoren 16C16F zusammentreffen, wenn die Anordnungen der 36 und 8 gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Die zweite Kurve 111 stellt beispielhafte Messungen dar, die an einem Endpunkt des „Arm-"Teils 19 vorkommen können, wenn die Anordnungen der 36 und 8 gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Die Kurven 110 und 111 können mit entsprechenden Kurven 22 und 24 in der

2 für einen Chip 10 des Standes der Technik, der die Anordnungen der 36 und 8 nicht verwendet, verglichen werden. Beim Vergleichen der Kurven 22 und 24 der 2 mit den Kurven 110 bzw. 111 der 9 ist ersichtlich, daß der niedrigste Spannungsabfall von 170 mV (in 2) auf 70 mV (in der 9) verringert wird, wenn die Anordnungen der 36 und 8 verwendet werden. Die am Ende der Generatoraktivierungszeit auftretende abschließende Überschreitung 112 ist etwas größer als die in 2 festzustellende. Unter normalen Betriebsbedingungen kann jedoch diese Überschreitung 112 durch Verwendung von Schaltungen verringert werden, die die Spannung VINT als Spannungsversorgung nutzen.

Nunmehr auf 10, 11 und 12 Bezug nehmend sind dort graphisch beispielhafte Kurven für unterschiedliche Lastbedingungen auf dem Chip 10 der 1 und 9 dargestellt. 10 zeigt graphisch eine beispielhafte Kurve von Strom (Ampere) entlang der senkrechten Achse über Zeit in Nanosekunden entlang der horizontalen Achse für Laststrom in 1 und 9, der Schaltungen in Bereichen 12 zugeführt wird, die dem „Rückgrats-"Teil 18 und „Arm-"Teil 19 benachbart sind. 11 zeigt graphisch beispielhafte Kurven 120 und 121 von Spannung (Volt) entlang der senkrechten Achsis über Zeit in Nanosekunden entlang der horizontalen Achse, wie sie auf dem Chip 10 des Standes der Technik der 1 vorkommen könnten, bei dem die Anordnungen der 36 und 8 für die Lastzustände der 10 nicht verwendet werden. Die Kurve 120 stellt beispielhafte Messungen dar, die in der Nähe eines mittleren Punktes vorkommen könnten, wo sich die „Rückgrats-" und „Arm-"Teile 18 und 19 auf dem Chip 10 des Standes der Technik der 1 in der Nähe der Generatoren 16C16F treffen. Die Kurve 121 stellt beispielhafte Messungen dar, die an einem Endpunkt des „Arm-"Teils 19 vorkommen können, wenn die Anordnungen der 36 und 8 nicht verwendet werden. 12 zeigt graphisch beispielhafte Kurven 124 und 125 von Spannung (Volt) entlang der senkrechten Achse über Zeit in Nanosekunden entlang der horizontalen Achse, sowie sie auf dem Chip der 1 vorkommen könnten, bei dem die Anordnungen der 36 und 8 für die Lastzustände der 10 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Kurve 124 stellt beispielhafte Messungen dar, die in der Nähe eines mittleren Punktes vorkommen können, wo sich die „Rückgrats-" und „Arm-"Teile 18 und 19 auf einem Chip 10 der 1 in der Nähe der Generatoren 16C16F treffen, wenn die Anordnungen der 36 und 8 verwendet werden. Die Kurve 125 stellt beispielhafte Messungen dar, die an einem Endpunkt des „Arm-"Teils vorkommen können, wenn die Anordnungen der 36 und 8 verwendet werden.

In 10 verändert sich der Laststrom rapide und die Reaktionszeiten für die Generatoren oder Regler 16A16H der 1 und 6 für solche Laststromschwankungen sind in 11 und 12 dargestellt. Beim Vergleichen der entsprechenden Kurven 120 und 121 der 11 und der entsprechenden Kurven 124 bzw. 125 der 12 wird in 12 bei Verwendung der Anordnungen der 36 und 8 gemäß der vorliegenden Erfindung ein maximaler Spannungsabfall von 60 mV erhalten, der geringer ist, als festgestellt wird, wenn die Anordnungen der 36 und 8 nicht verwendet werden.

Gewöhnlich ist mehr als ein Generator oder Regler 16A16H aktiv. Beispielsweise sind gewöhnlich alle acht Generatoren 16A16H zur selben Zeit aktiv. In einem solchen Fall muß sichergestellt werden, daß, wenn ein BOOST-Zustand auftritt, alle Generatoren 16A16H die, von den in 5 und 6 dargestellten, vom Vergleicher 70 bzw. der das SPEED-Signal erzeugenden Schaltung 90 erzeugten entsprechenden BOOST- und SPEED-Signale empfangen. Wenn nur einer der Generatoren 16A16H die BOOST- und SPEED-Signale empfangen würde, dann würde nur dieser Generator (z. B. Generator 16A) versuchen, den Spannungspegel anzuheben und die anderen Generatoren (z. B. Generatoren 16B16H) würden diese Handlung nicht unterstützen. Infolgedessen würde der einzelne Generator (z. B. Generator 16A) gewöhnlich nicht in der Lage sein, den erforderlichen Strom zu erzeugen, und der gesamte Spannungspegel würde nicht auf den beabsichtigten Pegel angehoben werden.

Die vorliegende Erfindung bietet die Vorteile des Überwindens von ohmschen Spannungsabfällen auf Stromversorgungsleitungen durch ein schnelles Anheben der Ausgangsspannung von Generatoren eines Generatorsystems auf beispielsweise einem Chip. Da die Anhebeoperation nur dann durchgeführt wird, wenn der Spannungsabfall auftritt, ist dies nicht einer allgemeinen Erhöhung der Versorgungsspannung gleich und vermeidet damit die Nachteile einer allgemeinen Spannungserhöhung (mit gesteigertem Stromverbrauch und verringerter Zuverlässigkeit einer Lastschaltung).

Man sollte erkennen und verstehen, daß die oben beschriebenen bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft für die allgemeinen Grundsätze der Erfindung sind. Vom Fachmann können verschiedene Abänderungen durchgeführt werden, die den aufgeführten Grundsätzen entsprechen.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Steuern von Spannungsgeneratoren eines Generatorsystems auf einem Chip, mit folgendem:

    mindestens einem Generator (40) zum Erzeugen eines vorbestimmten Betrags an Strom für Lastschaltungen (12) auf dem Chip;

    einem entlang mindestens einem ersten Teil auf dem Chip geführten Strombus (14) zum Zuführen von Strom von dem mindestens einen Generator (40) zu den Lastschaltungen (12) auf dem Chip, wobei der Strombus einer Rückkopplungsleitung (32) von jedem Ende des Strombusses (14) umfaßt, das von dem mindestens einen Generator entfernt ist, zu einem vorbestimmten Punkt des mindestens einen Teils, der sich in der Nähe des mindestens einen Generators befindet, um eine kontinuierliche Messung eines an jedem entfernten Ende des Strombusses auftretenden Spannungsabfalls bereitzustellen; und

    mindestens einer Detektorschaltung (100), die sich an dem vorbestimmten Punkt des mindestens einen Teils in der Nähe des mindestens einen Generators (40) befindet, zum Vergleichen einer an dem vorbestimmten Punkt gemessenen Spannung von dem mindestens einen Generator mit dem an einem entfernten Ende des Strombusses (14) gemessenen Spannungsabfall zur Bereitstellung von Steuersignalen zu dem mindestens einen Generator zum Ändern einer erzeugten Spannung, um als Reaktion auf durch die Schaltungen auf dem Chip verursachte Laständerungen einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus aufrechtzuerhalten;

    wobei die Detektorschaltung (100) folgendes umfaßt:

    eine Vergleichsanordnung (72) zum Vergleichen einer am vorbestimmten Punkt in der Nähe des mindestens einen Generators gemessenen Spannung des mindestens einen Generators (40) mit einer an jedem entfernten Ende des Strombusses (14) gemessenen Spannung zum Erzeugen eines BOOST-Signals zu dem mindestens einen Generator, das eine Spannungsdifferenz zwischen den zwei gemessenen Spannungen dargestellt, zum Ändern der erzeugten Spannung (VINT), um den vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus (14) aufrechtzuerhalten;

    dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (100) weiterhin mindestens eine Verstärkungsanordnung (74, 76, 78) umfaßt, wobei jede Verstärkungsanordnung eine Steilheit des durch die Vergleichsanordnung (72) und jede vorgeschaltete Verstärkungsanordnung erzeugten BOOST-Signals steigert, ehe das BOOST-Signal zu dem mindestens einen Generator (40) übertragen wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Detektorschaltung weiterhin folgendes umfaßt:

    eine ein SPEED-Signal erzeugende Schaltung (90) mit folgendem:

    einem NAND-Gatter (96) mit einem ersten Eingang zum Empfangen des BOOST-Signals von der Vergleichsanordnung, einem zweiten Eingang und einem Ausgang;

    einer Verzögerungsschaltung (91, 92, 93) zum Einführen einer vorbestimmten Verzögerung in das von der Vergleichsanordnung empfangene BOOST-Signal zur Übertragung zum zweiten Eingang des NAND-Gatters (96); und

    einem auf ein logisches Ausgangssignal vom Ausgang des NAND-Gatters (96) reagierenden Inverter (94) zum Erzeugen eines SPEED-Ausgangssteuerungssignals von der das SPEED-Signal erzeugenden Schaltung (90) zur Übertragung zu dem mindestens einen Generator zum Ändern der erzeugten Spannung, um den vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus (14) aufrechtzuerhalten.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Generator folgendes umfaßt:

    eine Vergleichsschaltung (42) zum Vergleichen einer Bezugsspannung (VREF) mit einer Ausgangsspannung (VINT) des Generators und Erzeugen eines Ausgangssteuerungssignals, wenn ein einen vorbestimmten Wert überschreitender Spannungsabfall in der Ausgangsspannung des Generators erkannt wird; und

    einen P-Kanal-Feldeffekttransistor (48), der auf das Steuerungsausgangssignal von der Vergleichsschaltung (42) reagiert, um die Ausgangsspannung (VINT) des Generators zum Strombus (14) zu erhöhen, um den Spannungsabfall zu kompensieren.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jeder Generator weiterhin folgendes umfaßt:

    einen ersten N-Kanal-Feldeffekttransistor (46), der auf das von der Detektorschaltung (100) erzeugte BOOST-Signal reagiert, das anzeigt, daß ein Spannungsabfall erkannt worden ist, um ein Rückkopplungssignal zur Vergleichsschaltung (42) zu erzeugen und zu bewirken, daß die Vergleichsschaltung das Ausgangssteuerungssignal zum P-Kanal-Feldeffekttransistor (48) erzeugt, um den Spannungsabfall zu kompensieren; und

    einen zweiten N-Kanal-Feldeffekttransistor (44), der auf ein extern erzeugtes SPEED-Steuerungssignal reagiert, um ein Rückkopplungssignal zur Vergleichsschaltung zu erzeugen, um zu bewirken, daß der Generator einen vorbestimmten maximalen Ausgangsstrom zum Strombus erzeugt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit folgendem:

    einem entlang einem „Rückgrats-"Teil (18) auf dem Chip (10) geführten Strombus (14), der einen „Arm-"Teil (19) auf dem Chip schneidet, um Strom von dem mindestens einen Generator zu Schaltungen (12) in benachbarten Teilen des Chips zuzuführen, wobei der Bus eine Rückkopplungsleitung (32) von jedem entfernten Ende des „Arm-"Teils (19) zu mindestens dem Schnittpunkt der „Rückgrats-" und „Arm-"Teile umfaßt, um eine kontinuierliche Messung eines an jedem entfernten Ende des „Arm-"Teils auftretenden Spannungsabfalls bereitzustellen; und

    mindestens einer dem Schnitteil der „Rückgrats-" und „Arm-"Teile des Chips benachbarten Detektorschaltung (100) zum Vergleichen einer am Schnittpunkt der „Rückgrats-" und „Arm-"Teile gemessenen Spannung von dem mindestens einen Generator mit dem an jedem Ende des „Arm-"Teils gemessenen Spannungsabfall zur Bereitstellung von Steuersignalen (BOOST, SPEED) zu dem mindestens einen Generator zum Ändern einer erzeugten Spannung (VINT), um als Reaktion auf durch die Schaltungen (12) in den benachbarten Teilen des Chips verursachte Laständerungen einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus aufrechtzuerhalten.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jede Detektorschaltung folgendes umfaßt:

    eine Vergleichsanordnung (72) zum Vergleichen einer am Schnittpunkt des „Rückgrats" und „Arms" (18, 19) gemessenen Spannung des mindestens einen Generators (40) mit einer an jedem Ende des „Arm-"Teils gemessenen Spannung zum Erzeugen eines BOOST-Signals zu dem mindestens einen Generator, das eine Spannungsdifferenz zwischen den zwei gemessenen Spannungen darstellt, zum Ändern der erzeugten Spannung, um den vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus (14) aufrechtzuerhalten.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit folgendem:

    einer Mehrzahl von Generatoren (16C, 16D, 16E, 16F) zum Erzeugen eines vorbestimmten Betrags an Strom zu Lastschaltungen (12) auf dem Chip;

    einem entlang einem „Rückgrats-"Teil (18) auf dem Chip geführten Strombus (104), der einen „Arm-"Teil (19) auf dem Chip schneidet, um Strom von den mehreren Generatoren, die über den Strombus im „Rückgrats-"Teil desselben angekoppelt sind, Schaltungen in benachbarten Teilen des Chips zuzuführen, wobei der Bus eine Rückkopplungsleitung (32) von dem ersten und zweiten entfernten Ende des Strombusses in dem „Arm-"Teil zu mindestens dem Schnittpunkt zwischen den „Rückgrats-" und „Arm-" Teilen zur Bereitstellung von kontinuierlichen Messungen eines am ersten und zweiten entfernten Ende des „Arm-"Teils auftretenden Spannungsabfalls umfaßt; und

    einer ersten und einer zweiten, dem Schnittpunkt des „Rückgrats-" und „Arm-"Teils des Chips auf gegenüberliegenden Seiten des Schnittpunkts benachbarten Detektorschaltung (100) zum Vergleichen einer am Schnittpunkt der „Rückgrats-" und „Arm-"Teile gemessenen Spannung von den mehreren Generatoren mit den gleichzeitigen, am ersten bzw. zweiten entfernten Enden (INN) getrennter Teile des „Arm-"Teils gemessenen Spannungsabfällen zur Bereitstellung getrennter BOOST- und SPEED-Steuersignale, die logisch ODER-verknüpft und zu den mehreren Generatoren übertragen werden, um eine insgesamt erzeugte Spannung zu ändern, um als Reaktion auf durch die Schaltungen (12) in den benachbarten Teilen des Chips verursachte Laständerungen einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus in den „Rückgrats-" und „Arm-"Teilen aufrechtzuerhalten.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei jede Detektorschaltung folgendes umfaßt:

    eine Vergleichsanordnung (72) zum Vergleichen einer am Schnittpunkt des „Arms" und „Rückgrats" gemessenen Spannung (INP) der mehreren Generatoren (16C, 16D, 16E, 16F) mit einer an einem zugehörigen des ersten und zweiten entfernten Endes des „Arm-"Teils gemessenen Spannung (INN) zum Erzeugen eines BOOST-Signals zu den mehreren Generatoren, das eine Spannungsdifferenz zwischen den zwei gemessenen Spannungen darstellt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei jeder Generator folgendes umfaßt:

    eine Vergleichsschaltung (42) zum Vergleichen einer Bezugsspannung (VREF) mit einer Ausgangsspannung (VINT) des Generators, und Erzeugen eines Ausgangssteuersignals, wenn ein einen vorbestimmten Wert überschreitender Spannungsabfall in der Ausgangsspannung des Generators erkannt wird; und

    einen P-Kanal-Feldeffekttransistor (48), der auf das Steuerungsausgangssignal von der Vergleichsschaltung (42) reagiert, um die Ausgangsspannung des Generators auf dem Strombus zu erhöhen, um den Spannungsabfall zu kompensieren.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jeder Generator weiterhin folgendes umfaßt:

    einen ersten N-Kanal-Feldeffekttransistor (46), der auf das von einer ODER-Verknüpfung der ersten und zweiten Detektorschaltungen erzeugte BOOST-Signal reagiert, das anzeigt, daß ein Spannungsabfall erkannt worden ist, um ein Rückkopplungssteuersignal zur Vergleichsschaltung (42) zu erzeugen, um zu bewirken, daß die Vergleichsschaltung das Ausgangssteuerungssignal zum P-Kanal-Feldeffektransistor (48) erzeugt, um den Strom auf dem Strombus zu erhöhen und den Spannungsabfall zu kompensieren; und

    einen zweiten N-Kanal-Feldeffekttransistor (44), der auf ein extern erzeugtes SPEED-Steuerungssignal reagiert, um ein Rückkopplungssteuerungssignal zur Vergleichsschaltung (42) zu erzeugen, um zu bewirken, daß der Generator einen vorbestimmten maximalen Ausgangsstrom zum Strombus erzeugt.
  11. Verfahren zum Steuern von Spannungsgeneratoren eines Generatorsystems auf einem Chip, mit folgenden Schritten:

    a) Erzeugen eines vorbestimmten Betrags an Strom von dem mindestens einen Generator (40) zur Übertragung entlang einem Strombus (14) mit einem „Rückgrats-"Teil (18) auf dem Chip (10), der einen „Arm-"Teil (19) auf dem Chip schneidet, zu Lastschaltungen (12) in den „Rückgrats-" und „Arm-"Teilen benachbarten Bereichen;

    b) Erhalten einer kontinuierlichen Messung eines an einem entfernten Ende des „Arm-"Teils auftretenden Spannungsabfalls über eine Rückkopplungsleitung (32) zu mindestens dem Schnittpunkt der „Rückgrats-" und „Arm-"Teile zur Bereitstellung einer kontinuierlichen Messung eines an jedem Ende des „Arm-"Teils auftretenden Spannungsabfalls; wobei der Schritt (b) die folgenden Teilschritte umfaßt:

    (b1) Vergleichen einer am Schnittpunkt des „Arms" und „Rückgrats" gemessenen Spannung (INP) des mindestens einen Generators mit einer an einem zugehörigen Ende des „Arm-"Teils gemessenen Spannung (INN) in einer Vergleichsanordnung (72) in mindestens einer, dem Schnittpunkt des „Rückgrats-" und „Arms-"Teils des Chips benachbarten Detektorschaltung (100) zur Bereitstellung von Steuersignalen (BOOST, SPEED) für den mindestens einen Generator (40);

    (b2) Erzeugen eines BOOST-Signals zu dem mindestens einen Generator (42), das eine Spannungsdifferenz zwischen den zwei im Schritt (b1) gemessenen Spannungen darstellt; und

    (b3) Steigern der Steilheit des durch die Vergleichsanordnung (72) erzeugten BOOST-Signals in mindestens einer Verstärkungsanordnung (74, 76, 78), wobei jede Verstärkungsanordnung die Steilheit des BOOST-Signals von der Vergleichsanordnung (72) und jeder vorgeschalteten Verstärkungsanordnung steigert, ehe das BOOST-Signal zu dem mindestens einen Generator übertragen wird;

    c) Ändern einer erzeugten Spannung (VINT) des mindestens einen Generators, um als Reaktion auf durch die Schaltungen in den benachbarten Teilen des Chips verursachte Laständerungen einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus aufrechtzuerhalten.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei im Schritt (b) die weiteren folgenden Teilschritte durchgeführt werden;

    (b4) Empfangen des BOOST-Signals von der Vergleichsanordnung (72) an einem ersten Eingang eines NAND-Gatters (96);

    (b5) Einführen einer vorbestimmten Verzögerung in das von der Vergleichsanordnung empfangene BOOST-Signal zur Übertragung zu einem zweiten Eingang des NAND-Gatters (96); und

    (b6) Empfangen eines logischen Ausgangssignals von einem Ausgang des NAND-Gatters an einem Eingang eines Inverters (94) zum Erzeugen eines SPEED-Ausgangssteuerungssignals zur Übertragung zu dem mindestens einen Generator (40), um einen vorbestimmten Strompegel auf dem Strombus aufrechtzuerhalten.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei bei der Durchführung des Schritts (a) in mindestens einem Generator die folgenden Teilschritte durchgeführt werden:

    (a1) Vergleichen einer Bezugsspannung (VREF) mit einer Ausgangsspannung (VINT) des Generators in einer Vergleichsschaltung (42) und Erzeugen eines Ausgangssteuerungssignals, wenn ein einen vorbestimmten Wert überschreitender Spannungsabfall in der Ausgangsspannung des Generators (40) erkannt wird; und

    (a2) Erhöhen der Ausgangsspannung des Generators (40) zum Strombus (14), um den Spannungsabfall zu kompensieren, über einen P-Kanal-Feldeffekttransistor (48), der auf das Ausgangssteuerungssignal von der Vergleichsschaltung (42) reagiert.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, mit den weiteren folgenden Teilschritten:

    (a3) Bewirken, daß die Vergleichsschaltung (42) das Ausgangssteuerungssignal erzeugt, um den Spannungsabfall zu kompensieren, über einen ersten N-Kanal-Feldeffekttransistor (46), der auf ein im Schritt (c) erzeugtes BOOST-Steuerungssignal reagiert, das anzeigt, daß ein Spannungsabfall erkannt worden ist; und

    (a4) Bewirken, daß der Generator (40) einen vorbestimmten maximalen Ausgangsstrom zum Strombus über einen zweiten N-Kanal-Feldeffekttransistor (46) erzeugt, der auf ein extern erzeugtes SPEED-Steuerungssignal reagiert.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






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