CN102468743A - 一种使能控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使能控制电路，本电路包括M1~M11晶体管和反相器INV，其中M1、M6、M7、M8和M9晶体管是PMOS增强型晶体管；M2是N型沟道耗尽型晶体管；M3、M4、M5、M10和M11是NMOS增强型晶体管。其特点在于N型沟道耗尽管的栅源电压恒定为，从而其饱和电流恒定。这样使能输入转折电平在不同的电源电压下都基本相等，克服了传统使能控制电路在不同电源电压下，使能转折电平随着电源电压变化而大幅变化的缺点。并且此发明电路结构简单，易于实现。

Description

一种使能控制电路
 
技术领域
本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及一种使能控制电路。当输入端电压高于一定值时，开启芯片；低于一定值时，关断芯片。
背景技术
随着半导体行业飞速发展，各类芯片大量涌现，已经渗透了各个领域和行业，为我们的生活和工作带来了极大的便利。而不管何种类型的芯片，包括数字IC、模拟IC还是复杂的SOC等等，它们往往都需要使能控制信号，根据外部使能信号的大小决定电路的关断或开启，因此使能控制电路的应用十分普遍。
因为使能控制电路要控制整个芯片关断或开启，当然也包括一般的偏置电路和基准电路，因此在芯片设计中，无法给使能电路提供偏置电流和基准，同时在不同的电源电压下，使能输入信号的转折电平要尽量相等，以便能方便精确控制；为了防止使能输入信号的抖动导致输出电压变化，使能控制电路应该具有一定的迟滞；而且要求使能控制电路的静态工作电流尽可能低，通常要求为零。以上诸多条件限制和要求使得设计性能优异的使能控制电路难度非常大。
目前应用于便携式产品中的传统使能控制电路，其电源电压范围通常在2.5V~6V之间，在这个范围内，使能的转折点平通常也会随着电源电压变化而变化，这就降低了使能控制精度。
 
发明内容
       本发明要解决的技术问题是提供一种方便控制芯片关断和开启的的使能控制电路。
本发明技术方案如下：使能控制电路包括第一输入级、第二电平比较级、第三电平比较级和第四输出整形级，其中：所述第一输入级包括增强型PMOS晶体管M1、耗尽型N沟道晶体管M2和增强型NMOS晶体管，其中耗尽型N沟道晶体管M2形成自偏置恒流源；第二电平比较级包括增强型PMOS晶体管M6和M7，以及增强型NMOS晶体管M4和M5，其中M4和M5作为输入对管，而M6和M7构成正反馈回路；第三电平比较级包括增强型PMOS晶体管M8和M9，以及增强型NMOS晶体管M10和M11，其中M8和M9作为输入对管，而M10和M11构成正反馈回路；第四输出整形级为反向器，它将输出波形的上升和下降斜率大幅增加，从而使输出电压为高电平或低电平，避免出现中间电平。
 
本发明的有益效果是电路非常简单，版图面积小，静态工作电流为零，在不需要额外提供偏置电流和基准电压的情况下，即使电源电压在2.5V~6V变化时，其使能转折电平也基本一致。相对于传统的使能控制电路，其精度得到了大幅的提高。而且本发明的使能控制电路具有一定的迟滞，能防止输入信号的噪声引起输出电压的变化。
 
附图说明
图1 本发明的使能控制电路；
图2 传统的使能控制电路；
图3 电源为2.5V时，传统使能控制电路的转折电平；
图4 电源为4.5V时，传统使能控制电路的转折电平；
图5 电源为6V时，传统使能控制电路的转折电平；
图6 电源为2.5V时，本发明的转折电平；
图7电源为4.5V时，本发明的转折电平；
图8电源为6V时，本发明的转折电平。
 
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的说明，本发明的使能控制电路如附图1所示。其包括第一输入级、第二电平比较级、第三电平比较级和第四输出整形级。第一输入级包括增强型PMOS晶体管M1、耗尽型N沟道晶体管M2和增强型NMOS晶体管M3。在此输入级中，耗尽型晶体管M2的栅极和源极接在一起，因此栅源电压差为零。当输入EN端电压低于转折电压时，M2源端电压高于EN端电压。在输出电压转折点时，晶体管M3的电流为：
Figure 2010105480473100002DEST_PATH_IMAGE002
而M2的电流与此相等，其为：
Figure 2010105480473100002DEST_PATH_IMAGE004
令I2=I3，即可求出VGS3的值，也就是EN电压的大小，约为：
Figure 2010105480473100002DEST_PATH_IMAGE006
EN电压和M2的源端电压输入到第二电平比较级的输入对管M4和M5的栅极。因为转折电平通常较低，通常要求在0.5V~1V的范围内，为了保证第二电平比较级的精度，第二电平比较级的输入对管选择增强型NMOS晶体管。而M6和M7作为负载晶体管，并构成正反馈的回路，形成一定的迟滞。
第二电平比较级的输出端，即M4和M5的漏端，接到第三电平比较级的输入对管M8和M9的栅端。在输出电压转折时刻，M4和M5漏端电压与电源电压值较接近，两者的差值约为|VGS6|，为了增加第三电平比较级的精度，M8和M9设计为增强型PMOS晶体管，增强型NMOS管M10和M11构成负载MOS管，并形成正反馈回路。
第四输出整形级为反向器，它将输出波形的上升和下降斜率大幅增加，从而使输出电压要么是高电平，要么为低电平，避免出现中间电平。
图3~5为传统的使能控制电路分别在电源电压为2.5V、4.5V和6V下的仿真图，
图6~8为本发明的使能控制电路分别在电源电压为2.5V、4.5V和6V下的仿真图。
通过对比可以发现，本发明相对于传统的势能控制电路，在不同电源电压下，转折电平的漂移量大幅减少。

Claims (1)

1. 一种使能控制电路，包括第一输入级、第二电平比较级、第三电平比较级和第四输出整形级，其特征在于：
所述第一输入级包括增强型PMOS晶体管M1、耗尽型N沟道晶体管M2和增强型NMOS晶体管，其中耗尽型N沟道晶体管M2形成自偏置恒流源；
第二电平比较级包括增强型PMOS晶体管M6和M7，以及增强型NMOS晶体管M4和M5，其中M4和M5作为输入对管，而M6和M7构成正反馈回路；
第三电平比较级包括增强型PMOS晶体管M8和M9，以及增强型NMOS晶体管M10和M11，其中M8和M9作为输入对管，而M10和M11构成正反馈回路；
第四输出整形级为反向器，它将输出波形的上升和下降斜率大幅增加。
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