用于SoC電源噪聲測量的低溫漂VCO
2021年電子技術應用第6期
翟鵬飛1,,周 雄1,李 強1,,2
1.電子科技大學 電子科學與工程學院,,四川 成都610054; 2.琶洲實驗室-人工智能與數字經濟廣東省實驗室,,廣東 廣州510330
摘要: 提出了適用于片上系統(tǒng)(SoC)電源噪聲測量的帶兩級溫度補償的基于環(huán)路壓控振蕩器(ring VCO)的量化器,。通過粗略和精細兩級溫度補償電路得到更低溫漂的ring VCO。在粗略補償一級中,,將正比于溫(PTAT)的電流注入尾限流管控制的ring VCO中,,用來補償VCO中較大的溫度系數;在精細補償一級中,,用一個VCO復制電路來感知溫度的變化,,并將感知到的溫度變化信息傳遞給量化器中的VCO,從而進一步自適應調整VCO量化器的振蕩頻率,?;?0 nm工藝,設計一款工作在1.1 V電源電壓下的兩級溫度補償ring VCO,,并對其進行了電路仿真,,其輸出信號的振蕩頻率約為4.3 GHz,在-40 ℃~125 ℃的溫度變化范圍內,,實現了15.5 ppm/℃的溫漂值,。
中圖分類號: TN402
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.201230
中文引用格式: 翟鵬飛,周雄,,李強. 用于SoC電源噪聲測量的低溫漂VCO[J].電子技術應用,,2021,47(6):46-50,,61.
英文引用格式: Zhai Pengfei,,Zhou Xiong,,Li Qiang. A low temperature drift VCO for SoC power supply noise measurement[J]. Application of Electronic Technique,2021,,47(6):46-50,,61.
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.201230
中文引用格式: 翟鵬飛,周雄,,李強. 用于SoC電源噪聲測量的低溫漂VCO[J].電子技術應用,,2021,47(6):46-50,,61.
英文引用格式: Zhai Pengfei,,Zhou Xiong,,Li Qiang. A low temperature drift VCO for SoC power supply noise measurement[J]. Application of Electronic Technique,2021,,47(6):46-50,,61.
A low temperature drift VCO for SoC power supply noise measurement
Zhai Pengfei1,Zhou Xiong1,,Li Qiang1,,2
1.School of Electronic Science and Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,,Chengdu 610054,,China; 2.Pazhou Lab(Guangdong Artificial Intelligence and Digital Economy Laboratory(Guangzhou)),,Guangzhou 510330,,China
Abstract: This paper presents a two-stage temperature compensated ring VCO-based quantizer for on-chip power supply noise measurement. To achieve a lower temperature coefficient, the coarse and fine temperature compensated stages are both exploited. In the coarse stage, a proportional-to-absolute-temperature(PTAT) current injects in the current starved ring VCO to compensate the large part of the temperature coefficient of the VCO, and as the fine compensated stage, a replica VCO is employed to sense temperature variation and further adjust the oscillation frequency of the VCO adaptively. The ring VCO-based quantizer is operated at a 1.1 V supply. The simulation results show the output frequency of the VCO is 4.3 GHz, and it achieves a low temperature sensitivity of 15.5 ppm/℃ over the range from -40 ℃ to 125 ℃ with the two-stage temperature compensation.
Key words : temperature compensation;ring oscillator,;VCO-based quantizer,;power supply noise measurement
0 引言
在現代片上系統(tǒng)(SoC)中,電源電壓噪聲(PSN)問題變得越來越嚴重,,尤其是當工藝尺寸不斷減小,,電源電壓不斷下降時,甚至會引起使系統(tǒng)功能出錯的時序問題[1-6],。為了更好地對芯片進行設計,、測試和調試,需要有效且準確地診斷PSN相關的問題,,并對電源網絡進行建模[12-15],。
一種在片上測量電源中具有周期平穩(wěn)特性的寬帶噪聲的方法是用兩個低速模數轉換器(ADC)來測量噪聲自相關函數,再對自相關函數進行傅里葉變化,,得到的頻譜就是噪聲的功率譜[4,,11]。因為電源上的噪聲一大部分是與系統(tǒng)的時鐘周期相關的,,具有周期平穩(wěn)特性,,所以對周期平穩(wěn)特性噪聲測量是很有意義的。低速ADC中的量化器可以采用基于環(huán)形壓控振蕩器(ring VCO)的結構,,這種結構使得測量帶寬高達20 GHz[5-6],,滿足對片上高頻噪聲的測量需求。
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作者信息:
翟鵬飛1,,周 雄1,李 強1,2
(1.電子科技大學 電子科學與工程學院,,四川 成都610054,;
2.琶洲實驗室-人工智能與數字經濟廣東省實驗室,廣東 廣州510330)
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