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    • 专利摘要:
    EinVerfahren zum Kalibrieren eines spannungsgesteuerten Oszillators(VCO) weist ein Anlegen einer Mehrzahl bekannter Spannungen an denEingang eines VCO, ein Überwacheneines Ausgangszählwertesaus dem VCO überein eingestelltes Intervall für jededer Spannungen und ein Speichern der Ausgangszählwerte für jede Spannung auf. Ebensooffenbart ist ein System zum Kalibrieren eines spannungsgesteuertenOszillators (VCO), das eine Mehrzahl bekannter Spannungen, wobeidie bekannten Spannungen mit dem VCO verbindbar sind, und eine Steuerungaufweist, die mit dem Ausgang des VCO gekoppelt ist, wobei die Steuerungeine Kalibrierungstabelle von VCO-Ausgangszählwerten für ausgewählte Spannungseingaben beibehält.
    公开号:DE102004018635A1
    申请号:DE200410018635
    申请日:2004-04-16
    公开日:2005-03-31
    发明作者:Christopher J. Fort Collins Bostak；James S. Fort Collins Ignowski；Samuel D. Fort Collins Naffziger；Christopher A. Fort Collins Poirier
    申请人:Hewlett Packard Development Co LP；
    IPC主号:G01R19-252
    专利说明:
    [0001] DieseAnmeldung ist mit der U.S.-Patentanmeldung mit dem Titel „SYSTEMAND METHOD FOR MEASURING CURRENT" (SYSTEMUND VERFAHREN ZUM MESSEN EINES STROMS), der U.S.-Patentanmeldungmit dem Titel „ASYSTEM FOR AND METHOD OF CONTROLLING A VLSI ENVIRONMENT" (SYSTEM UND VERFAHRENZUM STEUERN EINER VLSI-UMGEBUNG) und der U.S.-Patentanmeldung mitdem Titel „AMETHOD FOR MEASURING INTEGRATED CIRCUIT PROCESSOR POWER DEMAND ANDASSOCIATED SYSTEM" verwandt,die am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurden,wobei die Offenbarungen derselben hierin in ihrer Gesamtheit durchBezugnahme aufgenommen sind.
    [0002] Umdie Betriebsbedingungen einer integrierten Schaltung, wie zum Beispieleines Mikroprozessors, zu optimieren, ist es oftmals wünschenswert, dendurch die Schaltung verbrauchten Strom zu messen. Das Standardverfahrenzum Messen eines Stroms besteht darin, den Strom durch einen Erfassungswiderstandmit bekannten Wert zu senden, währendder Spannungsabfall überden Widerstand gemessen wird. Aus dem bekannten Widerstandswertund der gemessenen Spannung kann man die Stromlast unter Verwendungdes Ohmschen Gesetzes (I = U/R) berechnen.
    [0003] Esist wichtig, eine genaue Spannungsmessung zu erhalten, so daß der Stromgenau gemessen werden kann. Ein Verfahren zum Messen einer Spannungin einer Digitalschaltung verwendet einen spannungsgesteuerten Oszillator(VCO). Wenn eine zu messende Spannung an den Steuereingang des VCOangelegt wird, erzeugt die Ausgabe des VCO eine Serie von Pulsen.Ein Zählerkann mit der VCO-Ausgabe gekoppelt werden und kann die VCO-Ausgangspulsefür einfestes Intervall zählen. DieVCO-Ausgangsfrequenz kann dann mit einer bekannten Ein gangsspannungkorreliert werden, wodurch der Wert der unbekannten Eingangsspannung bestimmtwird. Die Genauigkeit dieses Verfahrens kann jedoch variieren, dadie Beziehung von Spannung gegenüberFrequenz fürden VCO nicht linear ist. Der Gewinn des VCO kann mit der Spannung, Temperatur,dem Alter und weiteren Parametern variieren. Deshalb variiert derAusgangszählwertfür einebestimmte Eingangsspannung fürunterschiedliche Betriebsbedingungen.
    [0004] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Kalibriereneines spannungsgesteuerten Oszillators, ein System zum Kalibriereneines spannungsgesteuerten Oszillators oder ein Computerprogrammproduktmit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
    [0005] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch8 oder 15 oder ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 12 gelöst.
    [0006] EinAusführungsbeispielder Erfindung umfaßtein Verfahren zum Kalibrieren eines spannungsgesteuerten Oszillators(VCO), das ein Bereitstellen einer Mehrzahl bekannter Spannungen,ein Anlegen der bekannten Spannungen an den Eingang eines VCO, ein Überwacheneines Ausgangszählwertsaus dem VCO überein eingestelltes Intervall fürjede der Spannungen und ein Speichern der Ausgangszählwertefür jedeSpannung aufweist.
    [0007] Einweiteres Ausführungsbeispielder Erfindung umfaßtein System zum Kalibrieren eines spannungsgesteuerten Oszillators,das eine Mehrzahl bekannter Spannungen, wobei die bekannten Spannungenmit dem VCO verbindbar sind, und eine Steuerung aufweist, die mitdem Ausgang des VCO gekoppelt ist, wobei die Steuerung eine Kalibrierungstabelleder VCO-Ausgangszählwertefür ausgewählte Spannungseingabenbeibehält.
    [0008] Einweiteres Ausführungsbeispielder Erfindung umfaßtein Computerprogrammprodukt, das ein computerverwendbares Mediumaufweist, in das ein computerlesbarer Programmcode eingebettet ist, wobeider computerlesbare Pragrammcode einen Code zum Bereitstellen einerMehrzahl bekannter Spannungen, einen Code zum Anlegen der bekanntenSpannungen an jeden der VCOs, einen Code zum Überwachen eines Ausgangszählwertsaus dem VCO übereine eingestellte Periode und einen Code zum Speichern einer Tabellevon Ausgangszählwertenfür jedeSpannung fürjeden VCO aufweist.
    [0009] Einweiteres Ausführungsbeispielder Erfindung ist ein System zum Kalibrieren eines spannungsgesteuertenOszillators (VCO), das eine Einrichtung zum Anlegen einer Mehrzahlbekannter Spannungen an den Eingang eines VCO, eine Einrichtungzum Überwacheneines Ausgangszählwerts ausdem VCO überein eingestelltes Intervall fürjede der Spannungen und eine Einrichtung zum Speichern der Ausgangszählwertefür jedeSpannung aufweist.
    [0010] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend aufdie beiliegenden Zeichnungen nähererläutert.Es zeigen:
    [0011] 1 ein Blockdiagramm, dasein Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt;
    [0012] 2 eine exemplarische Kalibrierungstabellegemäß Ausführungsbeispielender Erfindung;
    [0013] 3 ein Flußdiagramm,das einen Vorgang zum Kalibrieren eines VCO darstellt; und
    [0014] 4 ein Flußdiagramm,das einen alternativen Vorgang zum Kalibrieren eines VCO darstellt.
    [0015] EinigeAusführungsbeispieleder Erfindung erzeugen Tabellen, die VCO-Eingangsspannungen aufVCO-Ausgangszählwerte beziehen.Die Tabelle kann dann verwendet werden, um unbekannte Eingangsspannungenunter Verwendung der Ausgangszählwertezu bestimmen. Unter Verwendung einer chipinternen stabilen Spannungsquelleund eines Satzes angepaßterchipinterner Widerständekann ein Bereich bekannter genauer Spannungen erzeugt werden. DerVCO-Steuereingang kann mit diesen Spannungen verbunden werden. Eineindeutiger Ausgangszählwertwird fürjeden Eingang erzeugt. Der VCO wird bei jeder Spannungseingabe für einen festenZeitraum laufen gelassen. Ein Zählerzählt die VCO-Ausgangsfrequenzwährenddieses Zeitraums. An dem Ende jedes Zeitraums werden die Werte der bekanntenEingangsspannung und der Ausgangszählwert in eine Kalibrierungstabelleeingegeben. Die Eingangsspannung wird über einen Bereich von Eingangsspannungengefegt und die Kalibrierungstabelle wird für einen Bereich von Spannungenfertiggestellt.
    [0016] DerVCO ist anfälliggegenüberTemperatur- und Spannungsvariationen, so daß die Kalibrierungstabellefortwährendaktualisiert werden kann, um die gegenwärtigen Betriebsbedingungender Vorrichtung widerzuspiegeln. Die Kalibrierungstabelle kann auch verwendetwerden, um den Spannungsabfall übereinen bekannten Widerstandswert als Teil einer Strommessung zu bestimmen.
    [0017] 1 ist ein Blockdiagramm,das ein Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt. Komponenten eines Prozessors,wie zum Beispiel CPU-Kerne, die Schaltungen und Mikrosteuerungen(nicht gezeigt) überwachen,könnenals integrierte Schaltungen auf einem VLSI-CPU-Chip 100 aufgebautsein. Komponenten, die bei Ausführungsbeispielender Erfindung verwendet werden, sind ebenso auf dem gleichen VLSI-CPU-Chip 100 aufgebaut.Ein VCO 101 ist ein integrierter spannungsgesteuerter Oszillator,der unter Verwendung einer bereits bekannten oder noch in Zukunftentwickelten Technik aufgebaut sein kann. Wenn eine Spannung aneinen Steuereingang 102 angelegt wird, erzeugt der VCO 101 Ausgangspulsean einem Ausgang 103. Ein Zähler 104 kann mitdem Ausgang 103 gekoppelt sein, um die Pulse auf dem VCO 101 zuzählen.Wenn die Eingangsspannung 102 variiert, variiert der Ausgangszählwert andem Ausgang 110 proportional. Anstiege der Spannung 102 bewirkenzum Beispiel, daß dieFrequenz an dem Ausgang 103 ansteigt und der Zählwert bei 110 ansteigt.
    [0018] EineSteuerung 105 kann ein chipinterner Mirkoprozessor sein,der die Eingangsspannung für denVCO 101 auswählt,und der den Zählwertauf dem Zähler 104 überwacht.Die Steuerung 105 bildet eine Kalibrierungstabelle für den VCO 101 unterVerwendung der bekannten Spannungseingaben.
    [0019] EineWiderstandsleiter 106 kann auf dem VLSI-CPU-Chip 100 aufgebautsein. Die Widerstandsleiter 106 kann 156 angepaßte Widerstände aufweisen,die in Serie zwischen eine bekannte Spannung und Masse geschaltetsind. Der Spannungsabfall überjeden Widerstand ist identisch, wodurch eine Folge gleichmäßig beabstandeterbekannter Spannungsabgriffe Vn 109 zwischenjedem Paar von WiderständenRn 107, Rn+ 1 108 erzeugt wird. Es ist zu erkennen,daß weitereSpannungsquellen, die zuverlässigebekannte Spannungen erzeugen, ebenso verwendet werden können.
    [0020] Eineoder mehrere der bekannten Spannungen Vn werdenan den Eingang 102 an den VCO 101 angelegt. DerZähler 104 überwachtden Ausgang 103 und mißtden Zählwert 110 über eineneingestellten Zeitraum fürjede bekannte Spannung. Die Steuerung 105 bildet eine Tabellebekannter Spannungen, die auf Ausgangszählwerte für den VCO 101 abgebildetwerden.
    [0021] 2 ist eine exemplarischeKalibrierungstabelle 200. Spannungseingaben 201 sinddie bekannten Spannungswerte aus der Widerstandsleiter 106.Ausgangszählwerte 201 sinddie jeweiligen Zählwerte,die fürjede der Eingangsspannungen erzeugt werden. Die Ausgangszählwerte 202 stellen eineAnzahl von Pulsen dar, die übereinen vorbestimmten Zeitraum gezähltwerden. Alternativ kann der Ausgangszählwert 202 ein Zählwert sein,der an dem Ausgang 110 für jede Steuer spannung 201 gemessenwird. Obwohl die Kalibrierungstabelle 200 jede Spannungaus der Leiter 106 verwendet, wird bei weiteren Ausführungsbeispielennur ein Teilsatz dieser Spannungen zur Kalibrierung verwendet. Nur Spannungenaus einem erwarteten Betriebsbereich von Eingangsspannungen für den VCO 101 können zumBeispiel zur Erzeugung der Tabelle 200 verwendet werden.
    [0022] DieTabelle 200 spiegelt den Ausgangszählwert für bekannte Spannungen unterden Betriebsbedingungen fürden VCO 101 zu der Zeit, zu der die Zählwerte genommen werden, wider.Wenn die Bedingungen variieren, wie zum Beispiel Veränderung derTemperatur, könnenauch die Ausgangszählwertefür jedeEingangsspannung variieren. Deshalb kann die Steuerung 105 fortlaufenddie Tabelle 200 aktualisieren, um die gegenwärtigen Betriebsbedingungendes VCO 101 widerzuspiegeln.
    [0023] Sobalddie Tabelle 200 erzeugt wurde, kann eine unbekannte Spannungan den Eingang 102 angelegt werden. Die VCO-Ausgabe wirdauf die unbekannte Spannung hin überwachtund fürden gleichen vorbestimmten Zeitraum gezählt. Der Zählwert wird dann mit einerSpalte 202 in der Kalibrierungstabelle 200 verglichenund auf den nächstenKalibrierungszählwertangepaßt.Der Wert der unbekannten Eingangsspannung wird als jeweilige Spannungin einer Spalte 201 bestimmt. Wenn zum Beispiel eine unbekannteSpannung einen Zählwerterzeugt, der gleich einem Zählwerte 203 ist,wird die unbekannte Spannung als die Spannung Vn 204 bestimmt.Es wird darauf verwiesen, daß eineInterpolation oder weitere Funktionen verwendet werden können, umdie unbekannte Eingangsspannung zu bestimmen, wenn der Ausgangszählwert zwischenzwei Werte in der Spalte 202 fällt.
    [0024] 3 ist ein Flußdiagramm,das einen Vorgang 300 zum Kalibrieren eines VCO darstellt.Bei 301 wird eine Serienwiderstandsleiter mit bekannten Spannungsabgriffenbereitgestellt. Diese Spannungsabgriffe können z. B. gleichmäßig beabstandeteSpannungen zwischen einer Serie von Widerstän den des gleichen Werts sein.Eine der bekannten Spannungen wird bei 302 an einen VCO-Steuereingangangelegt. Die Eingangsspannung bewirkt, daß der VCO eine Serie von Pulsenausgibt. Diese Pulse werden bei 303 über einen Zeitraum gezählt. Der Pulszählwert wirdbei 304 zu einer Tabelle hinzugefügt. Die Tabelle bildet bekannteEingangsspannungen auf gemessene Ausgangszählwerte ab. Bei 305 wirdder Vorgang fürweitere Spannungen wiederholt, so daß die Kalibrierungstabellefür alleverfügbaren bekanntenSpannungen oder fürSpannungen in einem ausgewähltenBetriebsbereich gefülltwerden kann. Sobald die Tabelle für alle der ausgewählten Spannungengefülltist, kann der Vorgang wieder für jedebekannte Spannung wiederholt werden, um die Zählwerte zu aktualisieren, umgegenwärtigeBetriebsbedingungen widerzuspiegeln.
    [0025] Bei 306 wirdeine unbekannte Spannung an den VCO-Eingang angelegt. Der Ausgangdes VCO kann überwachtund bei 307 überein vorbestimmtes Intervall gezähltwerden. Der Zählwertwird bei 308 mit der Kalibrierungstabelle verglichen undmit einer bekannten Spannung korreliert.
    [0026] 4 ist ein Flußdiagramm,das einen Vorgang zum Kalibrieren eines VCO darstellt. Bei 401 wirdeine Mehrzahl bekannter Spannungen an den Eingang eines VCO angelegt.Bei 402 wird der Ausgangszählwert aus jedem der VCOs über eineingestelltes Intervall überwacht.Bei 403 werden die Ausgangszählwerte für jede Spannung gespeichert.
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] Verfahren zum Kalibrieren eines spannungsgesteuertenOszillators (VCO) (101), mit folgenden Schritten: Anlegeneiner Mehrzahl bekannter Spannungen an den Eingang eines VCO (101); Überwacheneines Ausgangszählwertsaus dem VCO überein eingestelltes Intervall fürjede der Spannungen; und Speichern der Ausgangszählwertefür jedeSpannung.
    [2] Verfahren gemäß Anspruch1, das ferner folgenden Schritt aufweist: Bereitstellen einerSerienwiderstandsleiter (106), die eine Mehrzahl gleicherWiderstände(107) aufweist, wobei die bekannten Spannungen (109)zwischen jeden der Widerständeverfügbarsind.
    [3] Verfahren gemäß Anspruch2, bei dem die Serienwiderstandsleiter (106) und der VCO(101) auf der gleichen integrierten Schaltung (100)aufgebaut sind.
    [4] Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, das ferner folgenden Schritt aufweist: Verschachtelneines VCO-Kalibrierungszyklus, bei dem Messungen unbekannter Eingangsspannungen durchbekannte Eingangsspannungen ersetzt werden.
    [5] Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 4, das ferner folgenden Schritt aufweist: Wiederholenvon Kalibrierungsoperationen fürdie gleiche bekannte Eingangsspannung in periodischen Inter vallen,um Variationen der Betriebsbedingungen auszugleichen.
    [6] Verfahren gemäß einemder Ansprüche1 bis 5, das ferner folgende Schritte aufweist: Anlegen einerunbekannten Spannung an den VCO-Eingang (102); Überwacheneines unbekannten Ausgangszählwertesaus dem VCO (101) überein eingestelltes Intervall; und Vergleichen des unbekanntenAusgangszählwerts miteiner Tabelle gespeicherter Ausgangszählwerte.
    [7] Verfahren gemäß Anspruch6, bei dem die unbekannte Spannung über einen Erfassungswiderstandmit einem bekannten Widerstandswert gemessen wird, und das fernerfolgende Schritte aufweist: Bestimmen des Wertes der unbekanntenSpannung durch ein Beziehen desselben auf eine bekannte Spannung,die einen äquivalentenAusgangszählwertaufweist; und Berechnen eines Stroms durch den Erfassungswiderstandunter Verwendung des bekannten Widerstandswerts und eines Werts,der fürdie unbekannte Spannung bestimmt wird.
    [8] System zum Kalibrieren eines spannungsgesteuertenOszillators (VCO) (101), mit folgenden Merkmalen: einerMehrzahl bekannter Spannungen, wobei die bekannten Spannungen mitdem VCO (101) verbindbar sind; und einer Steuerung(105), die mit dem Ausgang (103) des VCO gekoppeltist, wobei die Steuerung eine Kalibrie rungstabelle von VCO-Ausgangszählwertenfür ausgewählte Spannungseingabenbeibehält.
    [9] System gemäß Anspruch8, das ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Widerstandsleiter(106), die eine Mehrzahl von Spannungsabgriffen (109)aufweist, wobei die Spannungsabgriffe die bekannten Spannungen bereitstellen.
    [10] System gemäß Anspruch9, bei dem der VCO (101), die Widerstandsleiter (106)und die Steuerung (105) auf der gleichen integrierten Schaltung(100) aufgebaut sind.
    [11] System gemäß einemder Ansprüche8 bis 10, das ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Mehrzahlvon VCOs (101), wobei die Steuerung (105)eine separate Kalibrierungstabelle für jeden der VCOs beibehält.
    [12] Computerprogrammprodukt, das ein computerverwendbaresMedium aufweist, in das ein computerlesbarer Programmcode eingebettetist, wobei der computerlesbare Programmcode folgende Merkmale aufweist: einenCode zum Auswähleneiner Spannung, die an Eingängeeiner Mehrzahl spannungsgesteuerter Oszillatoren (VCOs)(101)angelegt werden soll; einen Code zum Überwachen von Ausgangszählwertenaus jedem der Mehrzahl von VCOs übereinen eingestellten Zeitraum, währenddie ausgewählte Spannungan die Eingängeder VCOs angelegt wird; und einen Code zum Speichern einerTabelle von Ausgangszählwerten,die der ausgewähltenSpannung zugeordnet sind, fürjeden der Mehrzahl von VCOs (101).
    [13] Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 12, bei dem dieSpannung aus einer einer Mehrzahl von Spannungsabgriffen auf einerSerienwiderstandsleiter (106) ausgewählt ist, wobei die Spannungsabgriffebekannte Spannungen liefern.
    [14] Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 12 oder 13, dasferner folgendes Merkmal aufweist: einen Code zum Verschachtelneines VCO-Kalibrierungszyklus mit weiteren VCO-Messungen.
    [15] System zum Kalibrieren eines spannungsgesteuertenOszillators (VCO) (101), mit folgenden Merkmalen: einerEinrichtung zum Anlegen einer Mehrzahl bekannter Spannungen an denEingang eines VCO; einer Einrichtung zum Überwachen eines Ausgangszählwertesaus dem VCO überein eingestelltes Intervall fürjede der Spannungen; und einer Einrichtung zum Speichern derAusgangszählwertefür jedeSpannung.
    [16] System gemäß Anspruch15, das ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtungzum Verschachteln eines VCO-Kalibrierungszyklus, bei dem Messungenunbekannter Eingangsspannungen durch bekannte Eingangsspannungenersetzt werden.
    [17] System gemäß Anspruch15 oder 16, das ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtungzum Wiederholen von Kalibrierungsoperationen für die gleiche bekannte Eingangsspannungin periodischen Intervallen zum Ausgleichen von Variationen derBetriebsbedingungen.
    [18] System gemäß einemder Ansprüche15 bis 17, das ferner folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtungzum Anlegen einer unbekannten Spannung an den VCO-Eingang; eineEinrichtung zum Überwacheneines unbekannten Ausgangszählwertsaus dem VCO überein eingestelltes Intervall; und eine Einrichtung zum Vergleichendes unbekannten Ausgangszählwertsmit einer Tabelle gespeicherter Ausgangszählwerte.
    [19] System gemäß Anspruch18, bei dem die unbekannte Spannung über einen Erfassungswiderstandmit einem bekannten Widerstandswert gemessen wird, und das fernerfolgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Bestimmendes Werts der unbekannten Spannung durch ein Beziehen desselben aufeine bekannte Spannung, die einen äquivalenten Ausgangszählwert aufweist;und eine Einrichtung zum Berechnen eines Stroms durch den Erfassungswiderstandunter Verwendung des bekannten Widerstandswerts und eines Werts,der fürdie unbekannte Spannung bestimmt wird.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-03-31| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-02-14| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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