專利名稱：上電復位和欠壓關斷電路的制作方法
技術領域：
本發明屬于集成電路領域的技術領域，尤其涉及一種適用但不限定于cmos混合信號電 路中的上電復位和欠壓關斷電路。
背景技術：
目前，上電復位電路在混合信號和片上系統中應用廣泛。在系統加電時，電源電壓會 從零上升到正常工作電壓。但電路器件要正常工作需要一個最小的電源電壓，如果電源尚 未上升到足夠高的電平，就使電路工作，容易引起數字電路或存儲單元的錯誤動作，造成 系統運行錯誤。
上電復位電路在電源電壓升高到設定值時，才送出上電復位信號，使電路開始工作。 當電源下降到設定值時，關斷電路，避免出現錯誤的工作狀態。
中國專利申請號CN200510072676. 2公開了一種名為《提供上電復位信號的裝置和方 法》，其原理示意圖如圖l所示，使用兩個電阻串聯分壓來檢測電源電壓，因此其分壓部分 會消耗較大電流，電阻面積也會很大。同時M0S管還存在亞閾值導通的現象，即使柵極電 壓達不到閾值電壓，也會有電流流過，這樣電路在電源升高到多少時產生復位信號變得難 以控制。另外M0S管閾值電壓還會隨工藝角和溫度不同有較大變化，從而電路對工藝角和 溫度的適應性非常差。
發明內容
本發明的目的在于提供一種低功耗的，可在各種工藝角和較寬溫度范圍內可靠工作的 上電復位和欠壓關斷電路。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為上電復位和欠壓關斷電路，包括分 壓跟隨電路、電壓比較器、延遲緩沖電路和清零關斷電路，所述的分壓跟隨電路由兩路檢 測電路產生兩路輸出給電壓比較器作比較，電壓比較器的輸出經過延遲緩沖電路的延遲和 整形產生上電復位信號輸出，所述的清零關斷電路可以使輸入EN來決定復位的時機。
所述的兩路檢測電路一路是電容Cl和C2串聯分壓檢測電源電壓，另外一路使用二極 管Dl， N-WELL電阻Rl和硅化多晶電阻R2串聯分壓。
所述的電壓比較器使用一個兩級運放，其正端輸入接二極管D1和電阻R1分壓的輸出， 負端接電容Cl和C2分壓的輸出。
所述的延遲緩沖電路由電阻R3， M0S管電容C3和PM0S管Ml組成。
由于采用了上述的結構，本發明在電源電壓上升并穩定一段時間后，產生上電信號， 使電路開始正常工作。在電源電壓不足時，送出低電平信號，關斷電路，本發明采用了一 種新穎的電源檢測方式。用電容分壓檢測電源電壓來節省功耗，用差分對比較的方式，避 免M0S管閾值電壓隨工藝變化很大和亞閾值導電的問題，用二極管產生基準電壓避免復雜 的基準產生電路，節省功耗和面積。本發明結構簡單新穎，占用芯片面積小，功耗低。可以在片上系統中提供上電復位和欠壓關斷功能，可以在各種工藝角和較寬溫度范圍內可靠 工作，并只消耗很小的電流。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的描述。
圖1是一種現有的上電復位電路的電路原理圖2是上電復位和欠壓關斷電路的方框圖3是上電復位和欠壓關斷電路的電路原理圖4是電壓檢測原理圖。
具體實施例方式
如圖2所示，所述的上電復位和欠壓關斷電路，包括分壓跟隨電路l、電壓比較器2、
延遲緩沖電路3和清零關斷電路4，所述的分壓跟隨電路1由兩路檢測電路產生兩路輸出給 電壓比較器2作比較，電壓比較器2的輸出經過延遲緩沖電路3的延遲和整形產生上電復 位(power-on reset) POR信號輸出，所述的清零關斷電路4可以使輸入EN來決定復位的 時機。
如圖3所示，所述的兩路檢測電路一路是電容C1和C2串聯分壓檢測電源電壓，使用 電容分壓可以得到精確的分壓比例，電容下面還可以放置電路，節省芯片面積，同時沒有 靜態功耗。另外一路使用二極管D1， N-WELL電阻R1和硅化多晶電阻R2串聯分壓， 一方面 二極管可以減小落在電阻上的壓降，緩解電阻值在面積和消耗電流上的折中。同時N-WELL 電阻還可以抵消二極管的溫度特性。使電路特性對溫度的變化的敏感程度降低。
所述的電壓比較器2使用一個兩級運放，其正端輸入接二極管Dl和電阻Rl分壓的輸 出，負端接電容C1和C2分壓的輸出。MOS電容電容密度較大，可節省面積。兩級反相用來 緩沖整形驅動負載。與門實現外部清零關斷的功能，復位可與上電分開，實現更大的靈活 性。
所述的延遲緩沖電路3由電阻R3， M0S管電容C3和PM0S管Ml組成。
本發明的電壓檢測原理示意圖如圖4所示。當電源電壓較小時，二極管D1—路并不導 通，電壓比較器2正端輸入為零，電壓比較器2負端以較小的斜率隨電源上升，此時電壓 比較器2輸出為零，M0S開關管Ml打開，電容C3上沒有電荷。因為電壓比較器2輸出為零， 輸出信號P0R也為零。
當電源電壓繼續上升，電壓高過二極管D1的導通電壓(約0.7v)時，二極管D1—路 輸出將比電源低一個固定值，且同電源等速率上升。因為二極管D1—路的上升速度比電容 分壓一路的上升速度快，因此電源升到某設定值時，電壓比較器2正端電壓大于負端電壓， 使電壓比較器2輸出發生翻轉，變為高電平，同時關斷開關管M1，開始通過電阻R3給M0S 電容C3充電，經過一定延遲后，通過兩級反相輸出高電平POR信號。
當電源電壓下降時，二極管D1—路同樣下降的比電容分壓一路更快，從而在設定電壓 處使電壓比較器2又翻轉到低電平，同時打開與電容C3并聯的開關管M1，放掉電容C3上的電荷，使得輸出POR信號降到低電平。
設電源電壓線性上升，電壓值隨時間的關系可以表示為
IW =臉
其中K為電源上升的斜率，設電容C1， C2之比 『=a
則兩電容分壓輸出，也即電壓比較器2負端輸入隨時間的關系為 〖4 = r;.A
設Von為二極管Dl正向導通壓降，則二極管D1—路輸出，也即電壓比較器2正端輸 入隨時間的關系為
電壓比較器2兩個輸入相等是輸出翻轉的臨界點，令Vp-Vn，得到
￡ = if 此時電源電壓
Cl， C2電容比
、S
可見輸出轉換點僅由電容比決定。二極管D1的正向導通電壓是一個常數，隨工藝變化 非常小，根據設定的正常工作電壓值，即可確定電容比。電容的絕對值隨工藝變化可能會 有+-15%的偏差，但是電容比卻可以保持相當的精度，因此可以保證轉換點電壓隨工藝變化 很小。
但是二極管的正向導通電壓會隨溫度有-2mv〃C的變化，為了減輕溫度給電路帶來的影 響。使用了正溫度系數的N-WELL電阻與二極管串聯，從而使這個組合隨溫度的變化很小。 使電路隨溫度變化的可靠性更高。
總之，本發明雖然例舉了上述優選實施方式，但是應該說明，雖然本領域的技術人員 可以進行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本發明的范圍，否則都應該包括 在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種上電復位和欠壓關斷電路，其特征在于包括分壓跟隨電路(1)、電壓比較器(2)、延遲緩沖電路(3)和清零關斷電路(4)，所述的分壓跟隨電路(1)由兩路檢測電路產生兩路輸出給電壓比較器(2)作比較，電壓比較器(2)的輸出經過延遲緩沖電路(3)的延遲和整形產生上電復位信號輸出，所述的清零關斷電路(4)可以使輸入EN來決定復位的時機。
2. 按照權利要求1所述的上電復位和欠壓關斷電路，其特征在于所述的兩路檢測電 路一路是電容(Cl)和(C2)串聯分壓檢測電源電壓，另外一路使用二極管(Dl)， N-WELL 電阻(Rl)和硅化多晶電阻(R2)串聯分壓。
3. 按照權利要求2所述的上電復位和欠壓關斷電路，其特征在于所述的電壓比較器 (2)使用一個兩級運放，其正端輸入接二極管(Dl)和電阻(Rl)分壓的輸出，負端接電容(Cl)和(C2)分壓的輸出。
4. 按照權利要求1至3中任一項所述的上電復位和欠壓關斷電路，其特征在于所述 的延遲緩沖電路(3)由電阻(R3)， M0S管電容(C3)和PM0S管(Ml)組成。
全文摘要
本發明公開了一種上電復位和欠壓關斷電路。上電復位和欠壓關斷電路，包括分壓跟隨電路(1)、電壓比較器(2)、延遲緩沖電路(3)和清零關斷電路(4)，所述的分壓跟隨電路(1)由兩路檢測電路產生兩路輸出給電壓比較器(2)作比較，電壓比較器(2)的輸出經過延遲緩沖電路(3)的延遲和整形產生上電復位信號輸出，所述的清零關斷電路(4)可以使輸入EN來決定復位的時機。本發明結構簡單新穎，占用芯片面積小，功耗低。可以在片上系統中提供上電復位和欠壓關斷功能，可以在各種工藝角和較寬溫度范圍內可靠工作，并只消耗很小的電流。
文檔編號H03K17/22GK101588167SQ20091004036
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月18日 優先權日2009年6月18日
發明者李正平, 王明照 申請人:廣州潤芯信息技術有限公司