DE102004018636A1

DE102004018636A1 - System und Verfahren zum Messen eines Stroms

Info

Publication number: DE102004018636A1
Application number: DE102004018636A
Authority: DE
Inventors: Christopher J. Fort Collins Bostak; Samuel D. Fort Collins Naffziger; Christopher A. Fort Collins Poirier; Eric S. Longmont Fetzer
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-03-31
Also published as: GB2405946B; GB2405946A; US7123104B2; US20050040901A1; JP2005070045A; GB0417997D0

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist auf ein System und ein Verfahren zum Messen eines Stroms in einer integrierten Schaltung gerichtet, das ein Messen eines ersten Ausgangszählwertes aus einem ersten spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) unter Verwendung einer ersten Meßspannung, ein gleichzeitiges Messen eines zweiten Ausgangszählwertes aus einem zweiten VCO unter Verwendung einer zweiten Meßspannung und ein Berechnen des Stroms in der integrierten Schaltung unter Verwendung einer Spannung, die proportional zu einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangszählwert ist, aufweist.

Description

Diese Anmeldung ist mit der US-Patentanmeldung mit dem Titel „METHOD AND SYSTEM FOR CALIBRATION OF A VOLTAGE CONTROLLED OSCILLATOR (VCO)" (VERFAHREN UND SYSTEM ZUR KALIBRIERUNG EINES SPANNUNGSGESTEUERTEN OSZILLATORS (VCO)), der US-Patentanmeldung mit dem Titel „A SYSTEM FOR AND METHOD OF CONTROLLING A VLSI ENVIRONMENT" (SYSTEM UND VERFAHREN ZUM STEUERN EINER VLSI-UMGEBUNG) und der US-Patentanmeldung mit dem Titel „A METHOD FOR MEASURING INTEGRATED CIRCUIT PROCESSOR POWER DEMAND AND ASSOCIATED SYSTEM" verwandt, die am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurden, wobei die Offenbarungen derselben hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen sind.

Herkömmlicherweise wird die durchschnittliche Stromentnahme eines Mikroprozessors durch ein Umwandeln analoger Werte eines Stroms in digitale Werte, die durch den Mikroprozessor verwendet werden können, überwacht. Dies hat eine bestimmte Form von Analog-Digital- (A/D-) Wandler und eine Mittelungsschaltung erforderlich gemacht. Das Standardverfahren zum Messen eines Stroms beinhaltet ein Senden des Stroms durch einen bekannten „Erfassungs"-Widerstand und ein Messen des Spannungsabfalls über den Widerstand. Der bekannte Widerstandswert und die gemessene Spannung können in das Ohmsche Gesetz (I = U/R) eingesetzt werden, um den Strom zu berechnen.

Dieses Verfahren beinhaltet den Entwurf eines A/D-Wandlers zur Messung der Spannung auf beiden Seiten des Erfassungswiderstands. Ein Verwenden eines diskreten, außerhalb des Chip gelegenen A/D-Wandlers zur Messung des Spannungsabfalls erfordert eine separate Komponente, die sich auf dem oder nahe dem Mikroprozessorgehäuse befindet, was die Mi kroprozessorgehäusekosten erhöht. Ferner wird eine separate Schnittstelle zwischen dem Mikroprozessor und dem A/D-Wandler benötigt, was den Entwurf weiter verkompliziert.

Ein alternativer Entwurf besteht darin, den A/D-Wandler in das Gehäuse zu geben, was ein sehr komplizierter Vorgang wäre und wahrscheinlich relativ ungenaue Ergebnisse bei dem Herstellungsverfahren einer digitalen integrierten Schaltung ergibt, durch den der Mikroprozessor hergestellt wird. Die Zugabe des Erfassungswiderstandes verschwendet ebenso Leistung durch ein Dissipieren von Leistung in dem Widerstand, anstatt diese in sinnvolle Arbeit in der Schaltung zu stecken.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Messen eines Stroms in einer integrierten Schaltung, ein System, eine Schaltung oder einen spannungsgesteuerten Oszillator mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 7, eine Schaltung gemäß Anspruch 11 oder einen Oszillator gemäß Anspruch 15 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Messen eines Stroms in einer integrierten Schaltung gerichtet, das ein Messen eines ersten Ausgangszählwerts aus einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) unter Verwendung einer ersten Meßspannung, ein Messen eines zweiten Ausgangszählwerts aus dem VCO unter Verwendung einer zweiten Meßspannung und ein Berechnen des Stroms in der integrierten Schaltung unter Verwendung einer Spannung, die proportional zu einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangszählwert ist, aufweist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein System zum Überwachen des Stroms in einer integrierten Schaltung gerichtet, das eine Leistungsversorgungsleitung einer integrierten Schaltung, die einen ersten Meßpunkt und einen zweiten Meßpunkt aufweist, zwei spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO), die Steuereingänge aufweisen, die angepaßt sind, um mit dem ersten bzw. zweiten Meßpunkt gekoppelt zu sein, und Zähler aufweist, die mit den Ausgängen der VCOs gekoppelt sind.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf eine Schaltung gerichtet, die einen Invertierer, eine Durchlaßgatterschaltung, die mit einem Ausgang des Invertierers gekoppelt ist und wirksam ist, um es zu ermöglichen, daß ein Strom in einer Menge fließt, die proportional zu der Steuerspannung ist, und einen Verstärker aufweist, der mit dem Ausgang der Durchlaßgatterschaltung gekoppelt ist.

Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) gerichtet, der drei Stufen, die in einem Ring miteinander verbunden sind, wobei jede Stufe einen Invertierer, eine Durchlaßgatterschaltung, die mit einem Ausgang des Invertierers gekoppelt ist und wirksam ist, um es zu ermöglichen, daß ein Strom in einer Menge fließt, die proportional zu der Steuerspannung ist, und einen Verstärker aufweist, der mit dem Ausgang der Durchlaßgatterschaltung gekoppelt ist; einen Steuerspannungseingang, der mit der Durchlaßgatterschaltung jeder Stufe gekoppelt ist; und einen Ausgang zwischen zweien der Stufen aufweist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer CPU, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
2 ein Blockdiagramm eines Ringoszillators des Stands der Technik;
3 ein schematisches Diagramm einer einzelnen Stufe eines Ringoszillators zur Verwendung bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
4 einen Dreistufen-Ringoszillator, der die Schaltung aus 3 beinhaltet.
Die vorliegende Erfindung verwendet den Mikroprozessorgehäusewiderstandswert als den Erfassungswiderstand, was zu keinem zusätzlichen Leistungsverlust in der Schaltung führt. Anstelle eines Verwendens eines separaten Erfassungswiderstands verwendet ein Strommeßgerät gemäß der Erfindung den inhärenten parasitären Widerstandswert in dem Gehäuse. Der Spannungsabfall wird über diesen inhärenten Gehäusewiderstandswert gemessen, was den Bedarf nach einem separaten Erfassungswiderstand beseitigt und sowohl Platinenraum als auch Leistung einspart.
Die vorliegende Erfindung verwendet ebenso einen chipinternen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) mit hohem Gewinn und einen digitalen Zähler anstatt eines separaten A/D-Wandlers zur Durchführung von sowohl einer Größen- als auch einer Mittelungsfunktion der Spannungsmessung. Das Eingangstor für die Spannungsmeßschaltung ist das Steuertor des VCO. Die Frequenz des VCO ist proportional zu dem Steuerspannungseingang. Der Zähler wird verwendet, um die Frequenz des VCO für ein festes Zeitintervall zu zählen. Die Steuerspannung kann aus dem Frequenzzählwert durch eine Kalibrierung der VCO-Schaltung abgeleitet werden. Durch ein Laufenlassen des Zählers über einen wesentlichen Zeitraum schafft dieses Verfahren auch Mittelungsablesungen über den Zeitraum von Interesse, wodurch zusätzlicher Mittelungsschaltungsaufbau eingespart wird.
Die Erfindung kann einen neuen VCO mit hohem Gewinn verwenden, der Messungen mit hoher Auflösung liefert. Der bei einem Ausführungsbeispiel verwendete VCO ist ein Standard-Ringoszillator, der ein neuartiges Durchlaßgatter an jeder Stufe aufweist, um den Strom an dem Ausgang eines Invertierers einzugrenzen. Dies liefert einen höheren Gewinn für den VCO, was sich in einer genaueren Meßauflösung in der Schaltung niederschlägt.
1 ist ein Blockdiagramm einer CPU 100, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Ein Mikroprozessor 101 ist auf einem VLSI-CPU-Gehäuse 102 aufgebaut. Eine Mikrosteuerung 103 ist ebenso auf dem VLSI-CPU-Chip 102 aufgebaut. Die Mikrosteuerung 103 überwacht und steuert die VLSI-Umgebung, um den Betrieb des Mikroprozessors 101 zu optimieren. Einer der Parameter, die durch die Mikrosteuerung 103 überwacht und gesteuert werden, ist der Leistungsbedarfpegel der CPU.
Die CPU 100 ist entworfen, um bei einem bestimmten maximalen Leistungspegel zu arbeiten. Die Betriebsfrequenz – oder die Anzahl von Befehlen, die pro Sekunde in der CPU 100 verarbeitet werden – ist auf den Leistungspegel der CPU bezogen. Ein höherer Leistungspegel wird für die CPU benötigt, damit dieselbe bei höheren Betriebsfrequenzen arbeiten kann. Die Mikrosteuerung 103 überwacht den Leistungspegel und steuert die VLSI-Umgebung, um den Leistungspegel und die Betriebsfrequenz in dem Mikroprozessor 101 zu optimieren.
Eine Leistungsversorgung 104 liefert einen Strom über ein Leistungsversorgungsnetz 105a, 105b an den Mikroprozessor 101. Der Leistungsbedarfspegel für den Mikroprozessor 101 kann aus dem Strom bestimmt werden, der über das Leistungsversorgungsnetz 105a, 105b bereitgestellt wird. Wenn der Strom durch die Leistungsversorgungsleitung 105b gemessen wird, kann der Leistungsbedarf für den Mikroprozessor 101 bestimmt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Stromdurchsatz von der Leistungsversorgung durch ein Messen des Spannungsabfalls über die Leitung 105b berechnet.
Die beiden VCOs 106a, b werden verwendet, um die Spannungen V_A, V_B an jedem der beiden Enden der Leistungsversorgungsleitung 105b zu überwachen. Aus diesen Spannungen kann der Spannungsabfall (V_B – V_A) über die Leitung 105b berechnet werden. Unter Verwendung des inhärenten Widerstandswerts R_PS der Leitung 105b kann der Strom durch die Leitung 105b dann unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes berechnet werden (I = (V_B – V_A)/R_PS). Der Wert des Widerstands R_PS über die Leitung 105b muß bekannt sein, um diese Berechnung anzustellen. Eine Art und Weise zum Bestimmen des inhärenten Widerstandswerts RPS besteht darin, einen bekannten Strom (I_bekannt) durch die Leitung 105b anzulegen und dann den Spannungsabfall über die Leitung 105b bei diesem Strompegel zu messen. Wieder kann das Ohmsche Gesetz verwendet werden, um den Widerstandswert unter Verwendung dieser Werte zu berechnen (R_PS = (V_B – V_A)/I_bekannt). Weitere Verfahren und Systeme zum Messen des inhärenten Widerstandswerts in dem CPU-Gehäuse sind in der US-Patentanmeldung mit dem Titel „A METHOD OF AND SYSTEM FOR CONTINUOUS ON-DIE AMMETER CALIBRATION TO COMPENSATE FOR TEMPERATURE AND DRIFT ON-BOARD A MICROPROCESSOR", die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde, offenbart, wobei die Offenbarung derselben hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Verwendung eines inhärenten Widerstandswerts R_PS über die Leitung 105b vermeidet den Bedarf, über eine separate diskrete Widerstandskomponente für die Strommessungen verfügen zu müssen.
Herkömmliche Spannungsmessungen haben die Verwendung eines A/D-Wandlers benötigt, um die Messungen in ein digitales Format umzuwandeln, das für die Leitungsberechnungen verwendet werden konnte. Bei der vorliegenden Erfindung wirken die VCOs 106a, b wie ein A/D-Wandler und liefern ein digitales Signal, das Spannungen darstellt, an die Mikrosteuerung 103.
Die Ausgabe der VCOs 106a, b ist proportional zu der Eingangssteuerspannung. Wenn die Steuerspannung erhöht wird, nimmt die Ausgangsfrequenz der VCOs 106a, b zu. Die Ausgangsfrequenz der VCOs 106a, b kann über ein spezifiziertes Intervall unter Verwendung eines Digitalzählers gezählt werden. Der Ausgangszählwert (ein digitaler Wert) ist proportional zu der Eingangsspannung (einem analogen Wert). Deshalb wirkt die Kombination aus VCO/Digitalzähler wie in A/D-Wandler.
Die Mikrosteuerung 103 kann als der Digitalzähler für die VCOs 106a, b wirken. Wenn der VCO 106a mit der Eingangsspannung V_A verbunden ist, zählt die Mikrosteuerung 103 eine erste Anzahl von Pulsen von dem VCO 106 über das Zählintervall. Der VCO 106b ist gleichzeitig mit der Eingangsspannung VB verbunden und die Mikrosteuerung 103 zählt auch eine zweite Anzahl von Pulsen während des Zählintervalls. Die Differenz zwischen den beiden Ausgangszählwerten ist ein digitaler Wert, der proportional zu dem Spannungsabfall über die Leistungsversorgungsleitung 105b ist, und der durch die Mikrosteuerung 103 für die Strom- und Leistungsberechnung verwendet werden kann.
Es ist zu erwarten, daß der inhärente Widerstandswert ein sehr kleiner Wert ist, weshalb zu erwarten ist, daß auch der Spannungsabfall über den Widerstandswert sehr klein ist, z. B. in der Größenordnung von 10–20 mV. Der VCO muß einen hohen Gewinn aufweisen, so daß eine wesentliche Zählwertdifferenz zwischen den Spannungen V_A und V_B erzeugt wird. Der VCO 106 kann ein Dreistufen-Ringoszillator sein, der bei etwa 10 GHz arbeitet, so daß eine ausreichende Zählwertdifferenz über eine Meßperiode von 8 Mikrosekunden erzeugt wird.
2 ist ein Blockdiagramm eines Ringoszillators 200 des Stands der Technik, bei dem drei Invertierer 201–203 in Serie geschaltet sind, so daß Signale aus dem Invertierer 203 heraus fortwährend schleifenmäßig durch eine Leitung 204 zurück zu dem Invertierer 201 gelangen. Der Oszillator 200 erzeugt ein Ausgangssignal mit konstanter Frequenz an dem Ausgang 205. Der Entwurf des Oszillators 200 kann durch ein Plazieren eines Durchlaßgatters an dem Ausgang jeder Invertiererstufe modifiziert werden, wo das Durchlaßgatter einen Stromfluß durch die Schaltung basierend auf einer Steuerspannung einschränkt. Ein derartiger Oszillator kann als der VCO 106 in 1 verwendet werden.
3 ist ein schematisches Diagramm einer einzelnen Stufe eines Ringoszillators zur Verwendung bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltung 300 besteht aus drei Teilen: einem Invertierer 301, einem Durchlaßgatter 302 und einem Verstärker 303. Der Invertierer 301 besteht aus einem PFET-Transistor 304 und einem NFET-Transistor 305, die konfiguriert sind, um Eingangssignale an dem Knoten 306 zu invertieren, so daß ein invertiertes Signal an den Knoten 307 ausgegeben wird.
Die Schaltung 300 umfaßt ein neuartiges Durchlaßgatter 302, das wirkt, um den Strom, der durch die Schaltung fließt, einzugrenzen. Das Durchlaßgatter 302 besteht aus einem NFET 308, der mit der Eingangssteuerspannung V_IN gekoppelt ist, wobei ein PFET 309 mit einer invertierten Steuerspannung V_INb gekoppelt ist. Wenn die Steuerspannung V_IN zunimmt und die invertierte Steuerspannung V_INb, abnimmt, sind die Transistoren 308 und 309 mehr „an", was einen Durchgang von mehr Strom von dem Knoten 307 zu 310 erlaubt. Dies bedeutet, daß mit zunehmendem V_IN und abnehmendem V_INb die Schaltung 300 mit einer schnelleren Rate schaltet. Der Verstärkerabschnitt 303, der aus einem PFET 311 und einem NFET 312 besteht, verstärkt das Signal von dem Durchlaßgatter 302 an dem Knoten 310 zu dem Ausgang der Schaltung 300 an dem Knoten 313.
Die Schaltung 300 kann verwendet werden, um die einzelnen Invertierer 201 bis 203 aus 2 zu ersetzen, um einen Dreistufen-VCO 400 zu bilden, wie in 4 dargestellt ist. Der Oszillator 400 erzeugt Ausgangspulse bei einer eingestellten Frequenz bei 401 für eine bestimmte Eingangs spannung V_IN. Wenn die Spannung V_IN zunimmt, fließt mehr Strom durch jede Stufe 300 und die Transistoren in jeder Stufe schalten mit einer schnelleren Rate, was bewirkt, daß das Ausgangssignal bei 401 frequenzmäßig ansteigt. Ähnlich nimmt, wenn der Steuerstrom V_IN abnimmt, der Ausgangsfrequenzzählwert bei 401 ab.
Der Oszillator 400 kann als der VCO 106 (1) verwendet werden, bei dem die Spannungen von den Meßpunkten V_A und V_B als Eingangsspannung V_IN angelegt werden. Das Ausgangssignal 401 wird dann durch die Mikrosteuerung 103 z.B. für ein eingestelltes Meßintervall, wie z. B. 8 Mikrosekunden, gezählt. Bei einem Ausführungsbeispiel arbeitet der Oszillator 400 bei etwa 10 GHz und weist einen Gewinn in der Größenordnung von 20 GHz/Volt auf. Es ist zu erwarten, daß diese Parameter eine ausreichende Differenz der Zählwerte an Meßpunkten V_A und V_B über den inhärenten Widerstandswert R_PS liefern, so daß ein Spannungsabfall erfaßt und zur Verwendung bei der Strom- und Leistungsberechnung quantifiziert werden kann.
Es wird darauf verwiesen, daß, obwohl der hierin beschriebene VCO verwendet wird, um den Strom zu messen, der durch einen Mikroprozessor gezogen wird, die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, um Spannungen und einen Strom in jeder integrierten Schaltung zu messen.

Claims

Verfahren zum Messen eines Stroms in einer integrierten Schaltung (102), mit folgenden Schritten: gleichzeitiges Messen eines ersten Ausgangszählwerts aus einem ersten spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) (106a) unter Verwendung einer ersten Meßspannung und eines zweiten Ausgangszählwerts aus einem zweiten VCO (106b) unter Verwendung einer zweiten Meßspannung; und Berechnen des Stroms in der integrierten Schaltung (102) unter Verwendung einer Spannung, die äquivalent zu einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangszählwert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Meßspannung und die zweite Meßspannung gegenüberliegenden Seiten eines Widerstandswerts (105b) zugeordnet sind.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der Widerstandswert (105b) ein inhärenter Widerstandswert in dem Gehäuse der integrierten Schaltung ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem der inhärente Widerstandswert durch ein Messen eines Spannungsabfalls über den inhärenten Widerstandswert gemessen wird, während ein bekannter Strom durch den inhärenten Widerstandswert angelegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die erste Meßspannung und die zweite Meßspannung Punkten auf einem Stromversorgungsnetz der integrierten Schaltung zugeordnet sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner folgenden Schritt aufweist: Steuern eines Leistungsversorgungsstroms basierend auf einem berechneten Strom der integrierten Schaltung.
System zum Überwachen des Stroms in einer integrierten Schaltung, mit folgenden Merkmalen: einer Leistungsversorgungsleitung (105b) einer integrierten Schaltung, die einen ersten Meßpunkt und einen zweiten Meßpunkt aufweist; einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) (106a), der einen Steuereingang aufweist, der angepaßt ist, um alternativ mit dem ersten und dem zweiten Meßpunkt gekoppelt zu sein; und einem Zähler, der mit einem Ausgang des VCO gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 7, das ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Steuerung (103), die mit dem Zähler gekoppelt und angepaßt ist, um eine Differenz der VCO-Zählwerte für den ersten und den zweiten Meßpunkt zu berechnen.
System gemäß Anspruch 8, bei dem die Leistungsversorgungsleitung einen bekannten inhärenten Widerstandswert aufweist, und bei dem die Steuerung (103) einen Strombedarf in der integrierten Schaltung berechnet.
System gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die Steuerung (103) einen Leistungsversorgungsstrom einstellt.
Schaltung mit folgenden Merkmalen: einem Invertierer (301); einer Durchlaßgatterschaltung (302), die mit einem Ausgang des Invertierers gekoppelt ist und wirksam ist, um es zu ermöglichen, daß ein Strom in einer Menge fließt, die proportional zu einer Steuerspannung ist; und einem Verstärker (303), der mit dem Ausgang der Durchlaßgatterschaltung gekoppelt ist.
Schaltung gemäß Anspruch 11, bei der die Durchlaßgatterschaltung (302) folgende Merkmale aufweist: einen PFET-Transistor, der ein Gate aufweist, das mit der Steuerspannung gekoppelt ist; und einen NFET-Transistor, der ein Gate aufweist, das mit einer invertierten Steuerspannung gekoppelt ist, wobei eine Source des PFET-Transistors und eine Source des NFET-Transistors mit dem Invertierer gekoppelt sind und ein Drain des PFET-Transistors und ein Drain des NFET-Transistors mit dem Verstärker gekoppelt sind.
Schaltung gemäß Anspruch 12, bei der ein höherer Pegel eines Stroms in der Schaltung fließen darf, wenn die Steuerspannung erhöht wird.
Schaltung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Schaltung eine erste Stufe eines Oszillators darstellt und ferner folgende Merkmale aufweist: eine zweite Stufe, die identisch zu der ersten Stufe ist und mit einem Ausgang der ersten Stufe gekoppelt ist; und eine dritte Stufe, die identisch zu der ersten Stufe ist und mit einem Ausgang der zweiten Stufe gekoppelt ist, wobei ein Ausgang der dritten Stufe mit einem Eingang der ersten Stufe gekoppelt ist.
Spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) (106a, 106b) mit folgenden Merkmalen: drei Stufen, die in einem Ring miteinander verbunden sind, wobei jede Stufe folgende Merkmale aufweist: einen Invertierer; eine Durchlaßgatterschaltung, die mit einem Ausgang des Invertierers gekoppelt ist und wirksam ist, um es zu ermöglichen, daß ein Strom in einer Menge fließt, die proportional zu einer Steuerspannung ist; und einen Verstärker, der mit dem Ausgang der Durchlaßgatterschaltung gekoppelt ist; einem Steuerspannungseingang, der mit der Durchlaßgatterschaltung jeder Stufe gekoppelt ist; und einem Ausgang zwischen zweien der Stufen.
VCO gemäß Anspruch 15, bei dem Signale mit einer Rate, die proportional zu der Steuerspannung ist, durch den Dreistufenring zirkulieren.
VCO gemäß Anspruch 15 oder 16, bei dem ein Signal an dem Ausgang eine Frequenz aufweist, die proportional zu der Steuerspannung ist.
VCO gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, der ferner folgendes Merkmal aufweist: einen Zähler, der mit dem Ausgang gekoppelt ist.
VCO gemäß Anspruch 17 oder 18, bei dem der Zähler Ausgangspulse über einen ausgewählten Zeitraum zählt.
VCO gemäß Anspruch 18 oder 19, der ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Steuerung, die mit dem Zähler gekoppelt ist, wobei die Steuerung einem Spannungspegel einen Ausgangszählwert zuordnet.