[发明专利]与温度相关的定时器电路

说明书

技术领域

本公开总体上涉及半导体器件，更具体地说，涉及与温度相关的定时器电路。

背景技术

半导体芯片级功率管理系统越来越复杂并且低功率调节模式可能需要大量电压基准和电流基准。例如包括时钟的电压基准和电流基准、精确调节控制的电压基准和电流基准（包括阱偏压、源偏压以及内核调节电平），以及其它模拟块（例如需要在低功率模式下运行的带隙电路和比较器）的电流基准和电压基准。

一些解决方案已经提出了特定的非常低功率的直流基准，但是这些解决方案可能启动较慢、随温度变化精确度较低并且通常只是一个固定值。在较新的系统中，正在使用更加精确的更新的采样保持基准。这些系统的一个优势就是在使用的数模转换器（DAC）或电阻器梯（resistor ladder）以及同时更新被以便能够生成多个基准的乘法器方面更具灵活性。这个系统的另一个优势就是可以在更新周期中生成任意数量的电压，但是功率在保持阶段被保存，同时所有器件关闭，该保持阶段显著长于采样阶段。

这个系统的限制之一就是更新速率在最坏条件下被完成，例如在125摄氏度的高温下被完成。低功率时钟可以不断运行以设置更新速率，但是需要在标称温度下的功率并且涉及开关电流以及衬底上的面积。期望减少低功率睡眠模式的空间和功率花费。

附图说明

本公开通过举例的方式进行说明并不被附图所限制，在附图中类似的附图标记表示相似的元素。附图中的元素是为了简便以及清晰而说明的，不一定按比例绘制。

图1是根据本公开的包括温度指数型定时器的半导体器件的实施例的方框图。

图2是示出图1的半导体器件的实施例中的组件的进一步细节的示意图。

图3是示出可以用于图2的定时器电路中的比较器的实施例的进一步细节的示意图。

图4说明了用于图1的半导体器件中的多种信号的时序图的例子。

具体实施方式

本发明公开描述了在复杂的电源管理系统中通过将可更新的电压基准系统使用的功率最小化来显著降低在备用和睡眠模式中功耗的方法以及半导体器件的实施例。在一些实施例中，公开了具有对温度的近似指数相关性的定时器电路。由于更新周期与采样保持开关上的泄漏成比例，因此定时器可以被用于采样保持系统以在较低温度下使更新功率最小化。电路也在非常低的功率（例如10nA的电流）下运行。

本发明所使用的短语“以与温度指数地相关的速率改变电压”指随着温度的改变，晶体管的电压改变的速率，在至少一个特定操作温度范围中随着温度的增加而增加。

图1是包括温度指数型定时器（exponential to temperature timer）102、延迟模块104、反相器105、与门106、基准电压发生器108、第二延迟模块110以及与门112的半导体器件100的实施例的方框图。温度指数型定时器102被耦接以给延迟模块104提供更新信号，从与门106的输出接收启动更新信号，从基准电压发生器108接收电压基准（REFA、REFB、REFC）并且从与门112的输出接收更新开关信号。

定时器102生成更新信号，该更新信号被用于触发边缘以接通基准电压发生器108中的带隙电路并且对需要为半导体器件100存储的所有电压（包括三个基准电压信号REFA、REFB、REFC）进行采样。

延迟模块104被耦接成从温度指数型定时器102接收更新信号，并且给反相器105提供第一延迟更新信号作为输入。通过反相器105第一延迟更新信号被反相，并且被反相的第一延迟更新信号被提供给与门106作为输入。在另一输入处提供更新信号给与门106。由与门106输出启动更新信号并且提供给基准电压发生器108。

延迟模块110从温度指数型定时器102接收更新信号作为输入并且给与门112输出第二延迟基准信号。延迟模块104和延迟模块110可以将不同的时间延迟施加到更新信号上。例如，延迟模块104将16微秒的时间延迟施加到更新信号上，而延迟模块110将4微秒的时间延迟施加到更新信号上。延迟模块110可以被用于允许多种电路组件（例如带隙电路）中的信号在被用于生成/更新基准电压或其它信号之前设定成稳态值。其它时间延迟值可以被用于延迟模块104、110。

与门112在第一输入处接收第二延迟更新信号并且在第二输入处接收更新信号，并且输出更新开关信号，所述更新开关信号作为输入被提供到基准电压发生器108和温度指数型定时器102。