[发明专利]面向处理器的片上高速高精度电压骤变监测电路

说明书

本发明公开了面向处理器的片上高速高精度电压骤变监测电路，具体是针对处理器供电网络的监测技术，属于电子电路技术领域。本发明提供的电压监测电路，使用数字标准单元搭建了包含时间‑数字转换模块、气泡抑制和译码模块、可调延迟模块和H型时钟树模块的监测电路，电路代价小，易于部署，同时支持针对电压骤降和电压骤增的监测，实现了片上供电电压的实时精确网格化监测。本发明通过镜像采样时钟单元提高了监测精度和鲁棒性，通过气泡抑制和译码模块进一步提高了监测精度，通过多级延迟可调单元提高了电压的监测范围，解决了常规电压监测电路难以同时保证速度、精度和监测范围的技术问题。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及面向处理器的片上高速高精度电压骤变监测电路。

背景技术

随着电子设备的广泛应用和互联网的快速发展，集成电路技术也在不断推陈出新，给处理器带来了更为复杂多变的任务。这些任务往往变化非常剧烈，不仅需要处理器快速地响应，而且需要时刻监测供电网络的稳定性。由于处理器任务的变化会直接影响供电电流的变化，进而引起电压骤变现象。

电压骤变包括电压骤降和电压骤增，电压骤降是指在处理器任务负载变重时，供电网络无法及时地提供足够的电力支持，导致电路中的电压瞬间下降，该现象在大型处理器中经常出现。电压骤降可能会导致时序余量不足，甚至无法满足最低需求，进而导致计算错误。这种计算错误可能会对电子设备的正常运行和数据的准确性产生严重影响，甚至会给人们的生命财产安全带来威胁。电压骤增一般是在处理器任务负载变轻时，由于供电网络的瞬间过充而导致供电电压瞬间上升。电压骤增可能会导致电路的超额击穿和寿命降低，从而缩短电子设备的使用寿命。

为了提高处理器的工作效率和鲁棒性，首先需要快速准确地监测供电电压的情况。目前，电压监测电路往往难以同时保证速度、精度和监测范围，因此我们需要一种高速高精度的电压监测电路。

发明内容

本发明目的在于提供一种面向处理器的片上高速高精度电压骤变监测电路,使用数字标准单元搭建了包含时间-数字转换模块、气泡抑制和译码模块、可调延迟模块和H型时钟树模块的监测电路，电路代价小，易于部署，同时支持针对电压骤降和电压骤增的监测，实现了片上供电电压的实时精确网格化监测。本发明通过镜像采样时钟单元提高了监测精度和鲁棒性，通过气泡抑制和译码模块进一步提高了监测精度，通过多级延迟可调单元提高了电压的监测范围以解决常规电压监测电路难以同时保证速度、精度和监测范围的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种面向处理器的片上高速高精度电压骤变监测电路，包括时间-数字转换模块、气泡抑制和译码模块、可调延迟模块和H型时钟树模块；

时间-数字转换模块用于对芯片的供电电压进行编码，形成数字码值；时间-数字转换模块包括度量单元和采样单元；度量单元用于接收输入测量信号，包括若干个反相器组成的反相器链，输入测量信号会在反相器链中逐个翻转，通过电压对反相器延迟的影响，将电压的变化映射到反相器链延迟的变化上，即可通过信号在一个时钟周期内成功传递的反相器个数反映芯片的当前供电电压；采样单元用于统计成功传递的反相器个数，通过在时钟的上升沿对度量单元中所有反相器的输出端进行采样，形成一组数字码值；

气泡抑制和译码模块用于消除由于触发器亚稳态采样而导致的气泡问题，形成译码值；气泡抑制和译码模块包括气泡抑制单元和译码单元；气泡抑制单元用于接收时间-数字转换模块的数字码值，通过气泡后移的方式消除由于触发器亚稳态采样而导致的气泡问题，形成一组抑制气泡的码值；译码单元用于接收气泡抑制单元的输出码值，使用前导一检测器对码值进行译码，形成译码值，即输入信号成功传递的反相器个数；