用于時鐘信號產生的集成電路、方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明一般來說涉及電子器件且更特定來說涉及單線系統。
【背景技術】
[0002]在實例性情景中，系統可將單接口用于數據通信及供電兩者。舉例來說，一些單線系統具有兩個引腳，一個用于單線接口且一個用于接地。一些單線系統由固定值上拉電阻器驅動。在所述方面，系統電力受限于設計而處于指定的電阻器值的限制內。系統設計可與此值匹配。
[0003]另外，在一個實例性情景中，各種芯片經配置以便以較低電壓操作，且電流需求可超過可以簡單電阻器供應的電流的量。為滿足上述需求，一些系統可經設計而以兩種模式操作:輸入/輸出(I/O)模式及執行模式。在I/o模式期間，電阻器將給系統供電。在執行模式期間，用戶將提供替代電源(通常來自另一芯片的輸出)以提供額外驅動。
[0004]然而，在實例性情景中，雙模式系統與較簡單系統相比可具有缺點。舉例來說，雙模式系統可由用戶實施時序控制，其中用戶必須知道何時接通交替源且何時將其關斷以允許I/O。作為另一實例，雙模式系統可經設計來處置通過交替源的執行模式電流。交替源可經設計以滿足特定設計公差以便滿足芯片的多個最大要求，例如，時序及電力要求。
【發明內容】
[0005]本說明書描述一種集成電路，所述集成電路包括:單線接口 ；時鐘電路，其經配置以檢測來自所述單線接口的電壓且產生具有基于所述所檢測電壓的頻率的時鐘信號；及數字系統，其與所述單線接口及所述時鐘電路耦合。所述數字系統經配置以:從所述單線接口接收數據信號；使用來自所述單線接口的電力信號給所述數字系統供電；且執行由所述時鐘信號時控的一或多個操作。
[0006]在隨附圖式及下文說明中陳述一或多個所揭示實施方案的細節。其它特征、方面及優點將依據說明、圖式及權利要求書而變得顯而易見。
【附圖說明】
[0007]圖1是包含單線系統及用戶系統的實例性系統的框圖。
[0008]圖2是實例性時鐘電路的框圖。
[0009]圖3是圖1的時鐘電路的實例性頻率響應曲線的表。
[0010]圖4是由圖1的時鐘電路執行的實例性過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]系統概述
[0012]圖1是包含單線系統102及用戶系統104的實例性系統100的框圖。單線系統102可為集成電路且用戶系統104可為經配置以便為單線系統102提供電力及輸入/輸出兩者的任何適當裝置。
[0013]單線系統102包含單線接口 106。單線接口 106可為集成電路的外部部分上的引腳。用戶系統104可通過線接合到單線106或通過任何其它適當電耦合與單線系統102耦入口 ο
[0014]單線系統102包含數字系統108及時鐘電路110。時鐘電路110將時鐘信號提供到數字系統108。數字系統108可實施為任何適當數字電路。數字系統108經配置以便為單線接口 106提供指定的邏輯功能。
[0015]數字系統108可執行一或多個適當邏輯功能中的任一者。舉例來說，數字系統108可執行識別功能或加密功能。用戶系統104可使用單線接口 106將數據提供到數字系統108，且接著數字系統108可處理所述數據。數字系統108使用單線接口 106將所處理數據傳回到用戶系統104。數字系統108負載電流主要受時鐘信號的頻率控制，且數字系統108的性能(例如，用于執行指定操作的時間)依賴于時鐘信號的頻率。
[0016]當數字系統108正執行邏輯功能時，單線系統102從單線接口 106汲取電力。時鐘電路110經配置以通過檢測來自單線接口 106的電壓且產生具有基于所述所檢測電壓的頻率的時鐘信號而基于系統102的可用電力動態地調適時鐘信號的頻率。舉例來說，時鐘電路110可將時鐘信號的頻率調整為與所檢測電壓成比例。
[0017]由于在輸入及輸出產生時單線接口 106處的電壓將在高電壓與低電壓之間切換，因此所述電壓可不適合于控制時鐘電路110來產生時鐘信號。單線系統102可對單線接口106處的輸入信號進行整流且將所述經整流信號供應到時鐘電路110。舉例來說，可使用二極管及電容器來對輸入信號進行整流。
[0018]在一些實施方案中，時鐘電路110經配置以在一時間周期內檢測來自單線接口106的經整流電壓且基于所檢測經整流電壓來調整時鐘信號的頻率。在一些實施方案中，時鐘電路110經配置以基于所檢測電壓與閾值電壓之間的差而在指定頻率范圍內將時鐘信號的頻率調整到目標頻率。
[0019]在一些實施方案中，時鐘電路110經配置以響應于確定所檢測電壓低于閾值電壓而降低時鐘信號的頻率。此可為有用的，(例如)使得數字系統108在電壓下降時可繼續操作(盡管以較緩慢速度)。用戶系統104可在芯片性能與可用電力之間自由交換而不必重新設計用戶系統104或重新配置單線系統102。
[0020]時鐘電路110可(例如)使用數字分頻器電路實施為數字電路或(例如)使用任何適當的電壓-頻率技術實施為模擬電路或者實施為所述兩者的組合。可使用電壓控制器振蕩器來實施時鐘電路I10在一些實施方案中，如果來自單線接口的所檢測電壓下降到零達一時間周期，從而指示來自用戶系統104的輸入信號，那么時鐘電路110經配置以停止產生時鐘信號。
[0021]在一些實施方案中，單線系統102為僅具有兩個引腳(一個用于接地且一個用于單線接口 106)的集成電路。在一些其它實施方案中，單線系統102具有除單線接口 106之外的其它引腳。
[0022]實例性系統
[0023]圖2是包含實例性單線系統202及實例性用戶系統204的實例性系統200的框圖。用戶系統204通過單線接口 206(例如，集成電路上的引腳)與單線系統202耦合。
[0024]單線系統202包含數字系統208及時鐘電路210。時鐘電路經配置以通過穿過二極管212的連接檢測來自單線接口 206的電壓。單線系統202包含電容器214，所述電容器在單線接口 206處的電壓處于低電壓(例如，接地)時為數字系統208提供電荷存儲。時鐘電路210基于來自單線接口 206的所檢測電壓產生時鐘信號且將所述時鐘信號提供到數字系統208上的CLK接口。
[0025]時鐘電路210經配置以通過檢測來自單線接口 206的電壓且產生具有基于所述所檢測電壓的頻率的時鐘信號而基于單線系統202的可用電力動態地調適時鐘信號的頻率。時鐘電路210通常檢測在單線接口 206本身后面的節點處的電壓，這是因為所述處的電壓在高與低之間交替。舉例來說，時鐘電路210可使用在二極管212與電容器214之間的節點處檢測到的提供經整流輸入電壓的電壓。在其它實例中，時鐘信號可檢測在單線系統內的任一適合點處的表示可用于系統的電力的電壓。
[0026]數字系統208通過到單線接口 206的連接在IN接口處接收數據。數字系統208通過穿過晶體管216的到單線接口 206的連接在OUT接口處輸出數據。
[0027]用戶系統204使用上拉電阻器220將電力提供到單線系統202。用戶系統204還可使用與上拉電阻器220耦合的晶體管222從ALT接口提供替代電力。用戶系統204通過穿過緩沖器224的到單線接口 206的連接在IN接口處接收數據。用戶系統204通過穿過晶體管226的到單線接口 206的連接在OUT接口處輸出數據。
[0028]實例性頻率響應曲線
[0029]圖3是圖1的時鐘電路110的實例性頻率響應曲線302的表300。水平軸繪制來自單線接口 106的所檢測電壓，且垂直軸繪制在由時鐘電路110產生時的時鐘信號的頻率。
[0030]在所檢測電壓Vmax與Vmin之間，時鐘電路110將時鐘信號的頻率調整為與所檢測電壓成比例。時鐘電路110將時鐘信號的頻率調整為上限fMAX與下限f MIN之間的目標頻率。如果所檢測電壓下降低于Vmin，那么系統可以數種方式中的一者做出