專利名稱：電源電平檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源電平檢測器(power detector)。
背景技術(shù)：
圖1為一種傳統(tǒng)電源電平檢測器100，用于檢一芯片所使用的電源VDD的電平，其中，包括一能隙參考電壓產(chǎn)生器(Bandgap Voltage Generator)102、一檢電壓產(chǎn)生電路104、以及一比較器CMP。該能隙參考電壓產(chǎn)生器102常見于一般集成電路芯片中，乃用來產(chǎn)生一能隙參考電壓VBG供芯片參考。該能隙參考電壓VBG為固定值(通常為1.25伏特)不受溫度影響、亦不隨電源VDD飄移。該檢電壓產(chǎn)生電路104包括三個晶體管(M1、M2、與M3)以及兩個電阻(R1與R2)，乃用來在該能隙參考電壓VBG產(chǎn)生后，分壓該電源VDD，產(chǎn)生一檢電壓Vdet。如圖1所示，該能隙參考電壓VBG產(chǎn)生后，晶體管M1導(dǎo)通、晶體管M2操作在飽和區(qū)(saturation region)、并且晶體管M3導(dǎo)通且產(chǎn)生一電流流經(jīng)上述電阻R1與R2。由于晶體管M3的面積遠(yuǎn)大于晶體管M2，因此晶體管M3操作在線性區(qū)(linear region)，以電阻型態(tài)操作，其電阻值為Ron。電阻Ron、R1、與R2將該電源VDD分壓后輸出該檢電壓Vdet。該比較器CMP比較該檢電壓Vdet以及該能隙參考電壓VBG后，輸出一標(biāo)記Flag標(biāo)示比較結(jié)果，以供判斷該電源VDD目前的電平。
然而，該電源VDD遭重置(reset)時，上述傳統(tǒng)電源電平檢測器100常發(fā)生錯誤。因為該能隙參考電壓產(chǎn)生器102在電源VDD被重置后，并不是立即產(chǎn)生該能隙參考電壓VBG；必須在該電源VDD回復(fù)至一電平以后，才會產(chǎn)生該能隙參考電壓VBG舉例說明之，假設(shè)VDD為5V，該電源VDD被重置后，該能隙參考電壓產(chǎn)生器102一開始并不會輸出該能隙參考電壓VBG必須等到該電源VDD回升至一電平(例如2.5V)后才會產(chǎn)生該能隙參考電壓VBG。如此一來，該電源VDD遭重置后尚未回升至該電平的這一段時間，該比較器CMP的兩個輸入信號(該能隙參考電壓VBG以及該檢電壓Vdet)都還沒有準(zhǔn)備好，因此該比較器CMP的運作會發(fā)生錯誤。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種新穎的電源電平檢測器，可避免上述傳統(tǒng)電源電平檢測器100在電源重置時所發(fā)生的問題。
本發(fā)明所提出的電源電平檢測器包括一電源分壓器、一能隙參考電壓產(chǎn)生器、一比較電路、一控制電路、以及一強制電路。該電源分壓器乃用來分壓一電源，以產(chǎn)生一檢電壓。在重置(reset)該電源后，該能隙參考電壓產(chǎn)生器會在該電源回復(fù)至一電平后，產(chǎn)生一能隙參考電壓。該比較電路乃用來比較該檢電壓以及該能隙參考電壓，以判斷該電源的電平。在該能隙參考電壓尚未產(chǎn)生時，該控制電路會禁止(disable)該比較電路。在該能隙參考電壓產(chǎn)生后，該控制電路由禁止該比較電路切換成使能(enable)該比較電路。該強制電路耦接于該比較電路的輸出端，由該控制電路控制。在該比較電路為禁止?fàn)顟B(tài)時，該強制電路會強制該比較電路的輸出端電壓為一定值，以避免該比較電路輸出錯誤信息。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明。
圖1為一種傳統(tǒng)電源電平檢測器；圖2為本發(fā)明的電源電平檢測器的示意圖；圖3為本發(fā)明的電源電平檢測器的一實施例；圖4為控制電路304的一實施例；圖5為控制電路304的另一實施例；圖6為該放電電流I與圖5的第二晶體管M2的漏源極壓差VDS_M2的關(guān)系圖；圖7為控制電路304的另一實施例；圖8為本發(fā)明的電源電平檢測器的一實施例；圖9為本發(fā)明的電源電平檢測器的一實施例；以及圖10為本發(fā)明的電源電平檢測器的一實施例。
附圖符號說明100-傳統(tǒng)電源電平檢測器；102-能隙參考電壓產(chǎn)生器； 104-檢電壓產(chǎn)生電路；200-電源電平檢測器； 202-電源分壓器；
204-能隙參考電壓產(chǎn)生器； 206-比較電路；208-控制電路； 210-強制電路；300-電源電平檢測器； 302-比較電路；304-控制電路； 402-放電電路；502-放電電路； 702-放電電路；802-電源分壓器； 902-切換電路；904-電源分壓器； 906-比較電路；1002、1004-比較電路； 1006-電源分壓器；C-電容； CMP-比較器；CS1-第一控制信號； CS2-第二控制信號；Flag、Flag1、Flag2-比較電路的輸出標(biāo)記；I-放電電流； Inv1-第一反相器；Inv2-第二反相器；M1、M2、與M3-晶體管； Mn-N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管；R1與R2-電阻；SW1-第一開關(guān)； SW2-第二開關(guān)；SW3-第三開關(guān)； SW4-第四開關(guān)；VBG-能隙參考電壓； VDD-電源；Vder、Vdet1、Vdet2-檢電壓。
具體實施例方式
圖2為本發(fā)明的電源電平檢測器的示意圖，其中，一電源電平檢測器200包括一電源分壓器202、一能隙參考電壓產(chǎn)生器204、一比較電路206、一控制電路208、以及一強制電路210。該電源分壓器202將一電源VDD分壓后，輸出一檢電壓Vdet。該檢電壓Vdet為該電源VDD的分壓。該能隙參考電壓產(chǎn)生器204乃用來產(chǎn)生具有固定值的一能隙參考電壓VBG。當(dāng)該電源VDD發(fā)生重置(reset)時，該能隙參考電壓產(chǎn)生器204必須等待該電源VDD回升至一電平后，才會產(chǎn)生該能隙參考電壓VBG。該比較電路206乃用來比較該檢電壓Vdet以及該能隙參考電壓VBG，以判斷該電源VDD的電平。該比較電路206的使能/禁止(enable/disable)由該控制電路208控制。在該能隙參考電壓VBG尚未產(chǎn)生時，該控制電路208的動作為禁止(disable)該比較電路206。在該能隙參考電壓VBG產(chǎn)生后，該控制電路208的動作由禁止該比較電路206切換成使能(enable)該比較電路206。該強制電路210耦接于該比較電路206的輸出端，亦由該控制電路208控制。該比較電路206為禁止?fàn)顟B(tài)時，該強制電路210會強制該比較電路206的輸出端電壓為一定值，以避免該比較電路206輸出錯誤的比較結(jié)果。
圖3為本發(fā)明的電源電平檢測器的一實施例。電源電平檢測器300所采用的比較電路302包括一比較器CMP以及一第一開關(guān)SW1。該第一開關(guān)SW1耦接于該比較器CMP的電源端與該電源VDD之間，由控制電路304所產(chǎn)生的一第一控制信號CS1控制。該第一開關(guān)SW1在該控制電路304禁止該比較電路302時為不導(dǎo)通，并且在該控制電路304使能該比較電路302時為導(dǎo)通。
如圖3所示，電源電平檢測器300以一第二開關(guān)SW2實現(xiàn)圖2的強制電路210。該第二開關(guān)SW2由控制電路304所產(chǎn)生的一第二控制信號CS2控制。由于此實施例將該能隙參考電壓VBG輸入該比較器CMP的反相輸入端，并且將該檢電壓Vdet輸入該比較器CMP的非反相輸入端，故該第二開關(guān)SW2必須在該比較電路302為禁止?fàn)顟B(tài)時將其輸出端耦接至一接地端(一定電壓端)，以確保該比較電路302不會在該比較電路302為禁止?fàn)顟B(tài)時誤判該檢電壓Vdet高于該能隙參考電壓VBG。
圖4為控制電路304的一實施例，其中包括一電容C、一放電電路402、一第一反相器Inv1、以及一第二反相器Inv2。如圖所示，該電容C的第一端點以及第二端點分別耦接該電源VDD以及該放電電路402。該放電電路402在該能隙參考電壓VBG產(chǎn)生后啟動，用于產(chǎn)生一放電電流I放電該電容C。該第一反相器Inv1的輸入端耦接該電容C的第二端點，以輸出上述第一控制信號CS1控制上述第一開關(guān)SW1。該第一控制信號CS1為高電平時，該第一開關(guān)SW1導(dǎo)通，該比較電路302被使能；反之，該第一開關(guān)SW1不導(dǎo)通，該比較電路302被禁止。該第二反相器Inv2的輸入端耦接該第一反相器Inv1的輸出端，用于反相該第一控制信號CS1以產(chǎn)生上述第二控制信號CS2控制該第二開關(guān)SW2。該第二控制信號CS2為高電平時，該第二開關(guān)SW2導(dǎo)通，反之，則不導(dǎo)通。
在本發(fā)明中，上述放電電流I可隨著該電容C的第二端點的電壓電平下降而減少。圖5為控制電路304的另一實施例，所采用的放電電路502為一電流鏡，其中，包括一第一晶體管M1以及一第二晶體管M2。該第一晶體管M1的柵極與漏極耦接在一起。該第一與第二晶體管(M1以及M2)的柵極電壓皆由該能隙參考電壓VBG控制，并且具有同樣的柵源極壓差。該第二晶體管M2的漏極端耦接該電容C的第二端點。
參閱圖5，該電源VDD發(fā)生重置但尚未回升至一電平時，該能隙參考電壓VBG尚未產(chǎn)生，故該放電電路502尚未開啟，該放電電流I為零。此時，該電容C的第二端點的電位會隨著其第一端點變化，即隨著該電源VDD上升。因此，該電容C的第二端點的電位經(jīng)該第一與第二反相器Inv1與Inv2處理后，會輸出低電平的第一控制信號CS1以及高電平的第二控制信號CS2。參閱圖3，藉由上述第一與第二控制信號(CS1以及CS2)，該控制電路304禁止該比較電路302并且強制該比較電路302所產(chǎn)生的標(biāo)記Flag為接地，以避免該比較電路302輸出錯誤的判斷結(jié)果。
參閱圖5，該電源VDD回升至該電平后，該能隙參考電壓VBG產(chǎn)生，該放電裝置502開啟并且產(chǎn)生一放電電流I放電該電容C。圖6為該放電電流I與該第二晶體管M2的漏源極壓差VDS_M2的關(guān)系圖。如圖6所示，該放電電流I剛產(chǎn)生時，該電容C的第二端點的電位(即該第二晶體管M2的漏源極壓差VDDS_M2)為V0，該放電電流I＝I0。該電容C的第二端點的電位(VDS_M2)在放電過程中逐漸下降，如圖6所示，該放電電流I亦隨之逐漸降低，最后兩者皆降至零。上述放電程序會令該電容C的第二端點電位經(jīng)該第一與第二反相器Inv1與Inv2處理后，輸出高電平的第一控制信號CS1、及低電平的第二控制信號CS2。因此，該比較電路302被使能，并且該比較電路302的輸出端不再被強制接地。該比較電路302得以開始正常運作。
圖7為控制電路304的另一實施例，所采用的放電電路702為一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管Mn，其柵極耦接該能隙參考電壓VBG、其漏極耦接該電容C的第二端點、并且其源極接地。由上述實施例可知，本發(fā)明的放電電路在該電容C的第二端點的電位降至零后即停止提供該放電電流I，故本發(fā)明不需要耗費大量能量。
圖8為本發(fā)明的另一實施例，其中，所采用的電源分壓器802乃由串聯(lián)在該電源VDD與一接地端之間的多個電阻(本實施例為R1與R2)所組成。本發(fā)明采用單純電阻分壓，使用者可輕易掌握該檢電壓Vdet與該電源VDD的關(guān)系。反觀圖1的傳統(tǒng)電源電平檢測器100，該檢電壓產(chǎn)生電路104的晶體管M3的電阻值Ron會隨著工藝過程變化，不易掌握，容易造成使用者困擾。
圖9為本發(fā)明的另一實施例，其中，還包括一切換裝置902，耦接于該電源分壓器904與該比較電路906之間，用于在該比較電路906為禁止?fàn)顟B(tài)時，將該檢電壓Vdet切換成一接地端以輸入該比較電路906。如圖所示，該切換裝置902包括一第三開關(guān)SW3、以及一第四開關(guān)SW4。該第三開關(guān)SW3在該比較電路906被使能(該第一控制信號CS1為高電平)時導(dǎo)通，用于耦接該檢電壓Vdet至該比較電路906。該第四開關(guān)SW4在該比較電路906被禁止(該第二控制信號CS2為高電平)時導(dǎo)通，用于耦接該接地端至該比較電路906。
圖10為本發(fā)明的另一種實施例，其中包括多組比較電路(1002與1004)。本實施例的電源分壓器1006會輸出兩組檢電壓(Vdet1與Vdet2)，分別輸入比較電路1002與1004。所述比較電路1002與1004的使能與否、以及其輸出端所耦接的強制電路的動作與否皆和本發(fā)明其它實施例相同。藉由本實施例，使用者可由標(biāo)記Flag1與Flag2判斷該電源VDD目前位于某一電壓范圍內(nèi)。
本發(fā)明雖以較佳實施例揭露如上，然其并非用于限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視本發(fā)明的中請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電源電平檢測器，其中包括一電源分壓器，分壓一電源以產(chǎn)生一檢電壓；一能隙參考電壓產(chǎn)生器，在該電源被重置并且回復(fù)至一電平后產(chǎn)生一能隙參考電壓；一比較電路，比較該檢電壓以及該能隙參考電壓，以判斷該電源的電平；一控制電路，在該能隙參考電壓尚未產(chǎn)生時，禁止該比較電路，并且在該能隙參考電壓產(chǎn)生后，由禁止該比較電路轉(zhuǎn)變成使能該比較電路；以及一強制電路，耦接于該比較電路的輸出端，由該控制電路控制，用于在該控制電路尚未使能該比較電路時，強制該比較電路的輸出端電壓為一定值。
2.如權(quán)利要求1所述的電源電平檢測器，其中，該比較電路包括一比較器；以及一第一開關(guān)，耦接于該比較器的電源端與該電源之間，由該控制電路控制，在上述控制電路禁止該比較電路時為不導(dǎo)通，并且在上述控制電路使能該比較電路時為導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求2所述的電源電平檢測器，其中，該強制電路可為一第二開關(guān)，用于在該控制電路尚未使能該比較電路時，耦接該比較電路的輸出端至一定電壓端以提供該定值。
4.如權(quán)利要求3所述的電源電平檢測器，其中，該控制電路包括一電容，其第一端點耦接該電源；一放電裝置，耦接該電容的第二端點，在該能隙參考電壓產(chǎn)生后啟動，以產(chǎn)生一放電電流對該電容放電；一第一反相器，其輸入端耦接該電容的第二端點以輸出一第一控制信號控制該第一開關(guān)，其中，該第一控制信號為高電平時，該第一開關(guān)導(dǎo)通，反之則不導(dǎo)通；以及一第二反相器，用于反相該第一控制信號以產(chǎn)生一第二控制信號控制該第二開關(guān)，其中，該第二控制信號為高電平時，該第二開關(guān)導(dǎo)通，反之則不導(dǎo)通。
5.如權(quán)利要求4所述的電源電平檢測器，其中，上述放電電流隨著該電容的第二端點的電壓電平下降而減少。
6.如權(quán)利要求4所述的電源電平檢測器，其中，該放電裝置可為一電流鏡，其中包括一第一晶體管，其柵極與漏極耦接在一起；以及一第二晶體管，與該第一晶體管具有同樣的柵源極壓差，其中，該第二晶體管的漏極耦接該電容的第二端點，并且該第二晶體管的柵極與該第一晶體管的柵極耦接于該能隙參考電壓產(chǎn)生器的輸出端。
7.如權(quán)利要求4所述的電源電平檢測器，其中，該放電裝置可為一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其柵極耦接該能隙參考電壓產(chǎn)生器的輸出端，其漏極耦接該電容的第二端點，并且其源極耦接一接地端。
8.如權(quán)利要求1所述的電源電平檢測器，其中，該電源分壓器可由串聯(lián)在該電源與一接地端之間的多個電阻組成。
9.如權(quán)利要求1所述的電源電平檢測器，還包括一切換裝置，用于在該控制電路尚未使能該比較電路時，將該檢電壓切換成一接地端以輸入該比較電路。
10.如權(quán)利要求9所述的電源電平檢測器，其中，該切換裝置包括一第三開關(guān)，由該控制電路控制，用于在該控制電路使能該比較電路時，耦接該檢電壓至該比較電路，并且在該控制電路禁止該比較電路時為不導(dǎo)通；以及一第四開關(guān)，由該控制電路控制，用于在該控制電路禁止該比較電路時，耦接該接地端至該比較電路，并且在該控制電路使能該比較電路時為不導(dǎo)通。
全文摘要
本發(fā)明的電源電平檢測器包括一電源分壓器、一能隙參考電壓產(chǎn)生器、一比較電路、一控制電路以及一強制電路。一電源經(jīng)電源分壓器分壓后輸出一檢電壓。電源重置后，能隙參考電壓產(chǎn)生器會在電源回復(fù)至一電平后產(chǎn)生一能隙參考電壓。比較電路比較檢電壓以及能隙參考電壓以判斷電源的電平?？刂齐娐吩谀芟秴⒖茧妷荷形串a(chǎn)生時禁止比較電路，并在能隙參考電壓產(chǎn)生后切換成使能比較電路。強制電路耦接比較電路的輸出端，用于在比較電路為禁止?fàn)顟B(tài)時，強制比較電路的輸出端電壓為一定值，以避免輸出錯誤信息。
文檔編號G01R31/40GK1996025SQ20071000166
公開日2007年7月11日 申請日期2007年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者劉智民 申請人:威盛電子股份有限公司