包括信號保護(hù)電路的電力管理單元相關(guān)專利的交叉引用本申請主張享有于2012年5月16日提交的美國非臨時申請第13/472,842號的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過對其引用結(jié)合于此。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及電力管理單元，尤其涉及適于移動設(shè)備的電力管理單元。

背景技術(shù)：
移動通信設(shè)備（或“移動設(shè)備”）被廣泛使用并支持商務(wù)、個人和應(yīng)急通信。隨著移動設(shè)備變得更強大、復(fù)雜，用戶愈發(fā)關(guān)注電池壽命，例如，一些新式智能手機可能需要一天多次充電。移動設(shè)備用戶可能寧愿移除并替換用完或耗盡的電池，而不是忍受需要頻繁充電所帶來的不便。為適應(yīng)電池替換作進(jìn)行的嘗試包括通過在預(yù)定的時間間隔期間轉(zhuǎn)換為低功率待機模式來保持移動設(shè)備的寄存器值。在允許電池替換的時間窗期間，期望保持移動設(shè)備的寄存器值以及內(nèi)部時鐘。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本公開涉及一種包括信號保護(hù)電路的電力管理單元，如結(jié)合至少一幅附圖示出和/或描述，以及如權(quán)利要求中更詳盡的陳述。（1）一種電力管理單元（PMU），包括：增益控制塊，被配置為控制耦接至所述電力管理單元的振蕩器；所述增益控制塊被配置為控制時鐘輸出級；信號保護(hù)電路，耦接至所述增益控制塊的輸入端；所述信號保護(hù)電路被配置為在向待機模式轉(zhuǎn)換期間保持所述時鐘輸出級產(chǎn)生的時鐘信號。（2）根據(jù)（1）所述的電力管理單元，其中，所述振蕩器是晶體振蕩器。（3）根據(jù)（1）所述的電力管理單元，其中，所述增益控制塊包括自動增益控制（AGC）塊。（4）根據(jù)（1）所述的電力管理單元，其中，所述信號保護(hù)電路包括耦接在所述增益控制塊的所述輸入端和地之間的數(shù)控可變電容器。（5）根據(jù)（1）所述的電力管理單元，其中，所述信號保護(hù)電路被配置為在向所述待機模式的所述轉(zhuǎn)換期間，限制所述增益控制塊的所述輸入端接收的增益控制塊輸入信號的變化率。（6）根據(jù)（5）所述的電力管理單元，其中，所述增益控制塊輸入信號的所述變化率是根據(jù)所述振蕩器的時間常量而限制的。（7）一種移動設(shè)備，包括：電池；增益控制塊，被配置為控制振蕩器；所述增益控制塊被配置為控制時鐘輸出級；信號保護(hù)電路，耦接至所述增益控制塊的輸入端；所述信號保護(hù)電路被配置為在針對替換所述電池的預(yù)定時間間隔期間保持所述時鐘輸出級產(chǎn)生的時鐘信號。（8）根據(jù)（7）所述的移動設(shè)備，其中，所述信號保護(hù)電路被實現(xiàn)為所述移動設(shè)備的電力管理單元（PUM）的一部分。（9）根據(jù)（7）所述的移動設(shè)備，其中，所述移動設(shè)備包括移動電話。（10）根據(jù)（7）所述的移動設(shè)備，其中，所述振蕩器是晶體振蕩器。（11）根據(jù)（7）所述的移動設(shè)備，其中，所述增益控制塊包括自動增益控制（AGC）塊。（12）根據(jù)（7）所述的移動設(shè)備，其中，所述信號保護(hù)電路包括耦接在所述增益控制塊的所述輸入端和地之間的數(shù)控可變電容器。（13）根據(jù)（7）所述的移動設(shè)備，其中，所述信號保護(hù)電路被配置為在向所述待機模式的所述轉(zhuǎn)換期間限制所述增益控制塊的所述輸入端接收的增益控制塊輸入信號的變化率。（14）根據(jù)（13）所述的移動設(shè)備，其中，所述增益控制塊輸入信號的變化率是根據(jù)所述振蕩器的時間常量而限制的。（15）一種電力管理單元（PMU），包括：自動增益控制（AGC）塊，被配置為控制耦接至所述電力管理單元的振蕩器；所述自動增益控制塊被配置為控制時鐘輸出級；信號保護(hù)電路被配置為在向待機模式轉(zhuǎn)換期間限制所述自動增益控制塊的輸入端接收的自動增益控制塊輸入信號的變化率。（16）根據(jù)（15）所述的電力管理單元，其中，所述振蕩器是晶體振蕩器。（17）根據(jù)（15）所述的電力管理單元，其中，所述信號保護(hù)電路包括耦接在所述自動增益控制塊的所述輸入端和地之間的數(shù)控可變電容器。（18）根據(jù)（15）所述的電力管理單元，其中，所述自動增益控制塊輸入信號的變化率是根據(jù)所述振蕩器的時間常量而限制的。（19）根據(jù)（15）所述的電力管理單元，其中，所述電力管理單元被實現(xiàn)為無線收發(fā)器的一部分。附圖說明圖1示出根據(jù)一個實施方式的包括示意性電力管理單元（PMU）的移動設(shè)備的方塊圖。圖2示出包括信號保護(hù)電路的示意性實施方式的PMU一部分的更詳細(xì)示圖。圖3示出PMU中使用的信號保護(hù)電路的示意性實施方式。圖4示出在向待機模式轉(zhuǎn)換期間，對應(yīng)于保持時鐘信號的示意性時序圖。具體實施方式以下描述包括關(guān)于本公開中實施方式的具體信息。本申請中的附圖及其相關(guān)詳細(xì)描述僅針對示意性實施方式。除非特別注明，否則圖中相似或相應(yīng)的元件可由相似或相應(yīng)參考標(biāo)號表示。此外，本申請中的附圖及圖解通常未按比例繪制，且旨不在于對應(yīng)實際相對尺寸。圖1示出根據(jù)一個實施方式的包括示意性電力管理單元（PMU）120的移動設(shè)備100的方塊圖。該PMU120被實現(xiàn)為移動設(shè)備100的無線收發(fā)器102的一部分。無線收發(fā)器102除了PMU120之外還包括接收器105、發(fā)送器106、以及振蕩器110。該移動設(shè)備100也包括天線101、將天線101耦接至接收器105的低噪音放大器（LNA）塊103、以及將天線101耦接至發(fā)送器106的功率放大器（PA）塊104。接收器105和發(fā)送器106利用雙工器107可選擇性地耦接至天線101，如圖1中示出。移動設(shè)備100由電池108供電，該電池可以是用作移動設(shè)備100的主電源的可充電和可拆卸/替換電池。值得注意，雖然未在圖1中明確示出，接收器105通常包括混頻器電路，以及一個或多個濾波級和數(shù)字信號處理（DSP）塊。還值得注意，發(fā)送器106將通常包括DSP塊及發(fā)送鏈處理級（chainprocessingstages），其被配置為提供發(fā)送信號的預(yù)放大增益控制。此外，在其他實施方式中，移動設(shè)備100除了（或替代）雙工器107，可利用發(fā)送/接收（T/R）開關(guān)（圖1未示出）。該移動設(shè)備100可實現(xiàn)為智能手機、蜂窩電話、平板計算機、或電子書閱讀器。移動設(shè)備100的其他示意性實施方式包括數(shù)字媒體播放器、無線游戲機、或在最新電子應(yīng)用中利用無線收發(fā)器的任何其他類型的系統(tǒng)。圖2示出包括信號保護(hù)電路260的示意性實施方式的一部分PMU220的更詳細(xì)示圖。如芯片邊界212表示，PMU220被實現(xiàn)為在PMU輸入端221a和221b耦接至片外振蕩器210的集成電路（IC）。振蕩器210和PMU220分別對應(yīng)于圖1中的振蕩器110和PMU120。換句話說，振蕩器210和PMU220可實現(xiàn)為對應(yīng)于移動設(shè)備100的移動設(shè)備的一部分。值得注意，圖2中未表現(xiàn)的PMU220的部分耦接至移動設(shè)備電池，對應(yīng)于PMU120和電池108的耦接，如圖1中示出。振蕩器210可以是晶體振蕩器，如基頻約為32768赫茲（Hz）或更高或更低頻率的晶體振蕩器。例如，振蕩器210可以是產(chǎn)生較高頻率信號 （諸如，約為1MHz、10MHz、或100MHz信號）的晶體振蕩器。在另一實施方式中，振蕩器210可以是能夠產(chǎn)生高達(dá)約10GHz或更高的較高頻率信號的非晶體振蕩器。非晶體振蕩器的實例包括LC振蕩器、同軸諧振式振蕩器、以及介質(zhì)諧振式振蕩器。此外，當(dāng)實現(xiàn)為非晶體振蕩器時，振蕩器210可由包括PMU220的IC采取片上形式。PMU220包括被實現(xiàn)為驅(qū)動振蕩器210的晶體管202和224、電阻器223、電容器226和228。作為響應(yīng)，振蕩器210產(chǎn)生大致純的振蕩器信號，該振蕩器信號通過輸入端221b被片上提取至PMU220。PMU220也包括增益控制塊230、時鐘輸出級250、以及耦接至增益控制塊230的輸入端231的信號保護(hù)電路260。值得注意，增益控制塊230、時鐘輸出級250、以及信號保護(hù)電路260中的每個也耦接至輸入端221b，接收振蕩器信號。增益控制塊230包括晶體管232a和232b，晶體管234a和234b，電阻器235、236a和236b，以及電容器238a和238b。如上所述，增益控制塊230的輸入端231耦接至信號保護(hù)電路260。此外，輸入端231耦接至增益控制塊230的電阻器235、耦接至增益控制塊230的晶體管234a的柵極、以及通過電容器222耦接至輸入端221b。時鐘輸出級250包括晶體管252和254、電容器258和時鐘輸出259。如圖2示出，對于PMU220的輸入端221b通過電容器258驅(qū)動晶體管254的柵極，以產(chǎn)生時鐘輸出259。值得注意，流過每個晶體管202、232a、和252的電流鏡像（mirror，反射）流過晶體管232b的電流。因此，流過晶體管232b的電流可控制流過晶體管202和252的鏡像電流。因而，增益控制塊230被配置為控制振蕩器210。增益控制塊230，在圖2中描述為自動增益控制（AGC）塊，也被配置為控制時鐘輸出級250。信號保護(hù)電路260耦接至增益控制塊230的輸入端231并被配置為數(shù)字地控制增益控制塊230。因此，信號保護(hù)電路260被配置為在向待機模式轉(zhuǎn)換期間，保持時鐘輸出級250產(chǎn)生的時鐘信號。如本申請中使用， 向待機模式轉(zhuǎn)換可對應(yīng)于從正常操作模式轉(zhuǎn)換為低功率模式的任何轉(zhuǎn)換。待機模式的實例包括低或超低功率模式、應(yīng)急電力保存模式、以及實時時鐘（RTC）模式。作為本發(fā)明原理的具體實例，待機模式可以是由移走用于為移動設(shè)備供電的主電池所觸發(fā)的電力保存模式。參考圖1，待機模式可對應(yīng)于由PMU120響應(yīng)于電池108的移除而啟動的低功率或超低功率模式?？赡苡捎陔姵?08的大量消耗而導(dǎo)致電池108的移除，并且可預(yù)示插入充分充電的替換電池來取代電池108。在一個實施方式中，PMU120可配置為將移動設(shè)備100轉(zhuǎn)換為低功率或超低功率待機模式，以在電池108移除時，保持寄存器值和/或時鐘功能。可實現(xiàn)待機模式從而在替換電池108的預(yù)定時間間隔期間（如約六十（60）秒的時間間隔）保持寄存器值。此外，信號保護(hù)電路被配置為在替換電池108的預(yù)定時間間隔期間，保持時鐘輸出級（諸如圖2中的時鐘輸出級250）產(chǎn)生的時鐘信號。如圖2中示出，信號保護(hù)電路260可包括耦接在增益控制塊230的輸入端231和地之間的可變電容器（例如，數(shù)控可變電容器）。如以下將更詳細(xì)地說明，信號保護(hù)電路260配置為在向待機模式轉(zhuǎn)換期間，限制輸入端231接收的增益控制塊輸入信號的變化率。在一個實施方式中，施加在增益控制塊輸入信號的變化率的限制是基于振蕩器110/210的時間常量。如本領(lǐng)域公知，振蕩器時間常量是未驅(qū)動振蕩器產(chǎn)生的振蕩振幅大致衰減至其初始值的1/e（即，約為其初始值的37%）所需的時間?，F(xiàn)將參考圖3和圖4進(jìn)一步描述振蕩器110/210和PMU120/220的操作。圖3示出PMU120/220中使用的信號保護(hù)電路360的示意性實施方式。圖4示出在向待機模式轉(zhuǎn)換期間，對應(yīng)于保持時鐘信號的示意性時序圖460。圖3示出信號保護(hù)電路360的方塊圖，該電路被實現(xiàn)為包括并行布置的可切換單元電容器分支361的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控可變電容器。信號保護(hù)電路360對應(yīng)于圖2的信號保護(hù)電路260。根據(jù)圖3示出的示意性實施方式，信號保護(hù)電路360包括數(shù)量為“N”的并聯(lián)可切換單元電容器分支361。每個分支361包括各自的單元電容器364(0)、364(1)、...、364(N-2)、364(N-1)（以下稱為“單元電容器364(0)-364(N-1)”）。此外，每個分支361包括各自的開關(guān)366(0)、366(1)、...、366(N-2)、366(N-1)（以下稱為“開關(guān)366(0)-366(N-1)”）。開關(guān)366(0)-366(N-1)可用于將各自單元電容器364(0)-364(N-1)接入至或切換出分支361網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的集體電容。信號保護(hù)電路360也包括計數(shù)器362，該計數(shù)器被配置為提供控制信號ctrl<0>、ctrl<1>、...、ctrl<N-2>、ctrl<N-1>（以下稱為“控制信號ctrl<0>-ctrl<N-1>”），用于選擇性地開啟或關(guān)閉各個開關(guān)366(0)-366(N-1)。圖3也示出輸入端331，對應(yīng)于圖2中的增益控制塊230的輸入端231。圖4示出時序圖460，對應(yīng)于圖3中由計數(shù)器362對開關(guān)366(0)-366(N-1)的控制。如圖4示出，在一個實施方式中，計數(shù)器362可被配置為利用每個連續(xù)控制信號ctrl<0>-ctrl<N-1>之間的時延468，逐步關(guān)閉開關(guān)366(0)-366(N-1)。此外，在一個實施方式中，選擇的時延468大于振蕩器110/210的時間常量。因此，圖3中示出的示意性信號保護(hù)電路360可實現(xiàn)對分支361網(wǎng)絡(luò)的電容的數(shù)字控制和階段式轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換可對應(yīng)于由PMU120/220向待機模式的轉(zhuǎn)換。使用被選定為大于振蕩器110/220時間常量的時延468，在向待機模式轉(zhuǎn)換期間保持時鐘輸出級250產(chǎn)生的時鐘信號。通過示例方式，在正常操作模式（與待機模式相反）期間，PMU120/220可被配置為使用相對較高的電流確保良好的抖動性能，以保持移動設(shè)備100可操作。在這種正常操作模式下，增益控制塊輸入信號的振幅通常對于PMU輸入端221b接收的振蕩器信號而減弱。輸入端231處的信號減弱是由電容器222形成的分壓器和信號保護(hù)電路260提供的電容產(chǎn)生 的。例如，如果電容器222的電容是C且信號保護(hù)電路260的正常操作模式電容是9C，則在輸入端221b的振蕩器信號在輸入端231減少約10倍（1/10）。在低功率待機模式下，期望使用降低的電流操作PMU，以基本最小化功耗。通過增加在輸入端231接收的增益控制塊輸入信號的振幅，可實現(xiàn)從正常操作模式至待機模式的轉(zhuǎn)換。然而，增益控制塊230被配置為響應(yīng)增益控制塊輸入信號的變化，從而穩(wěn)定振蕩器210的性能。因此，預(yù)計增益控制塊輸入信號較大和/或突然增加，從而觸發(fā)由增益控制塊230的顯著糾正響應(yīng)。如果該糾正響應(yīng)未適當(dāng)減輕，則增益控制塊230的糾正響應(yīng)可能對時鐘輸出級250的性能具有潛在的非期望影響。繼續(xù)以上引入的示例電容，電容器222的電容為C且信號保護(hù)電路260的正常操作模式電容為9C。突然切換掉信號保護(hù)電路260提供的電容，將導(dǎo)致輸入端231的增益控制塊輸入信號增加約十倍。如圖2示出，在輸入端231處接收的增益控制塊輸入信號驅(qū)動晶體管234a的柵極。針對晶體管234a的驅(qū)動信號振幅的突然增加將拉低晶體管234b的柵極，關(guān)斷晶體管234b。其轉(zhuǎn)而致使晶體管232b（被實現(xiàn)為PMOS晶體管）也關(guān)斷。此外，由于晶體管202、232a、和252也實現(xiàn)為鏡像晶體管232b的PMOS晶體管，因此晶體管202、232a和252也關(guān)斷。結(jié)果，作為輸入端231處接收的增益控制塊輸入信號突然增加的結(jié)果，導(dǎo)致時鐘輸出級250可被暫時禁用。雖然暫時禁用時鐘輸出級250，可導(dǎo)致時鐘輸出級250產(chǎn)生的且PMU220以及移動設(shè)備100的其他子系統(tǒng)所依賴的一個或多個時鐘信號丟失。為了在向待機模式轉(zhuǎn)換期間保持時鐘輸出級250產(chǎn)生的時鐘信號，信號保護(hù)電路260限制增益塊輸入信號的變化率?？赏ㄟ^多種方式實現(xiàn)此類效果。在一個實施方式中，通過逐漸減少信號保護(hù)電路360的集體電容，可限制增益控制輸入信號的變化率，并保持時鐘輸出級250產(chǎn)生的時鐘信號。如圖3和圖4示出，當(dāng)啟動向待機模式的轉(zhuǎn)換時，關(guān)機控制信號ctrl<0>使單元電容器364(0)利用其相應(yīng)的開關(guān)366(0)來切換出信號保護(hù)電路360的電容器網(wǎng)絡(luò)。因此，控制信號ctrl<0>導(dǎo)致信號保護(hù)電路360提供的電容遞減。信號保護(hù)電路360電容的遞減致使輸入端231/331的增益控制塊輸入信號的相應(yīng)遞增。第一時延468之后，關(guān)機控制信號ctrl<1>使單元電容器也切換出信號保護(hù)電路360的電容器網(wǎng)絡(luò)。之后，剩余的單元電容器在附加的各個時延468之后逐個被切換出。在“N”個這種時延468之后，所有單元電容器364(0)-364(N-1)被切換出進(jìn)而完成向待機模式的轉(zhuǎn)換。通過適當(dāng)?shù)倪x擇單元電容器364(0)-364(N-1)以及時延468的值，可優(yōu)化向待機模式的轉(zhuǎn)換，以便在保持時鐘輸出級250產(chǎn)生的時鐘信號同時盡快地實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。對于這些參數(shù)的一個可能約束由振蕩器110/210的時間常量引入。因此，在一個實施方式中，選擇時延468使得其大于振蕩器110/210的時間常量。值得注意，雖然本概念關(guān)注于向待機模式的轉(zhuǎn)換，如果必要的話，也可利用信號保護(hù)電路260/360來產(chǎn)生從待機模式向正常操作模式的逐步轉(zhuǎn)換。例如，在向正常操作模式轉(zhuǎn)換期間，一個或多個單元電容器364(0)-364(N-1)可同時切換入圖3示出的電容器網(wǎng)絡(luò)。這種轉(zhuǎn)換可由時延468控制，或由被優(yōu)化用于返回至較高電流操作的其他時延間隔控制。此外，在一個實施方式中，可期望在沒有利用時延（諸如時延468）的情況下返回正常操作模式。在該實施方式中，所有或幾乎所有單元電容器364(0)-364(N-1)可同時切換入信號保護(hù)電路360。借助本申請中公開的有利概念和設(shè)計，用戶無需頻繁對諸如智能手機的移動設(shè)備充電，可簡單地移除和替換用完或耗盡的電池。這種替換可在沒有擦除寄存器值（諸如鬧鐘或定時器設(shè)定）的情況下完成。此外，在向低功率待機模式轉(zhuǎn)換期間，移動設(shè)備內(nèi)部時鐘產(chǎn)生的時鐘信號不會丟失。即，本申請公開了一種被配置為在向待機模式轉(zhuǎn)換期間保持時鐘信號的信號保護(hù)電路。通過配置這種信號保護(hù)電路來數(shù)控增益控制回路，本解決方案的實施方式允許了從正常操作模式向待機模式的逐步轉(zhuǎn)換。此外，通過限制增益控制回路輸入信號的變化率，本解決方案的實施方式防止了在向待機模式轉(zhuǎn)換期間增益控制回路控制的時鐘輸出級禁用。因此，本申請公開的信號保護(hù)回路允許了在向待機模式轉(zhuǎn)換期間可靠和連續(xù)的時鐘功能。根據(jù)以上的描述顯示了在不背離這些概念范圍的情況下可使用各種技術(shù)來實現(xiàn)本申請中描述的概念。此外，雖然利用對于特定實施方式的具體參考描述了本概念，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離這些概念的情況下，可在形式或細(xì)節(jié)上進(jìn)行更改。由此，描述的實施方式在各個方面應(yīng)被視為說明性的而不是限制性的。應(yīng)當(dāng)理解，本申請不限于以上描述的具體實施方式，而是在不背離本公開范圍的情況下，可進(jìn)行各種調(diào)整、修改和替換。