CN102684658A - 产生启动重置信号的信号产生装置 - Google Patents

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Abstract

一种用以产生一启动重置信号的信号产生装置，包含有一偏压电路以及一启动重置信号产生电路。该偏压电路用来产生一输出偏压，包含有至少一双极结型晶体管，该双极结型晶体管的一基极耦接于该双极结型晶体管的一集极，以及该输出偏压相关于该双极结型晶体管的一射极-基极电压。该启动重置信号产生电路则耦接于该偏压电路，用以复制该输出偏压来产生一复制电压，并依据该复制电压来产生该启动重置信号。

Description

产生启动重置信号的信号产生装置
技术领域
本发明涉及信号产生装置，尤指涉及一种用以产生一启动重置(power-on-reset)信号的信号产生装置。
背景技术
一般的电子系统在启动以及重置时，其供给电压会需要花费一段时间从零电位爬升到正常的电位，因此，在供给电压到达正常的电位之前，所有信号处理相关的电路均应该被关闭，以避免产生错误的处理结果，相对地，在供给电压到达正常的电位之后，便需要一个启动重置信号来通知该电子系统开始正常的信号处理。
请参照图1，其为已知启动重置信号产生装置100的示意图。启动重置信号产生装置100包含有一带隙(bandgap)电路110、一比较器120以及一分压电路130。由于带隙电路110本身的电路特性，其所产生的一参考电压VREF会对制程、电压以及温度(process、voltage、temperature，PVT)有着极小的敏感度，因此十分稳定而适合用来产生作为比较基准用的参考电压VREF。而比较器120会接收带隙电路110所产生的参考电压VREF以及分压电路130依据一供给电压VSUP所产生的一比较电压VCOMP，并比较参考电压VREF以及VCOMP来产生一启动重置信号PORSB1。请参照图2，其为图1中所示的启动重置信号产生装置100的部分信号示意图。当供给电压VSUP爬升至一定高度的电位时，比较电压VCOMP也会提高，并到达大于参考电压VREF的一电位，此时比较器120便会将启动重置信号PORSB1输出为“1”，也即一高电位。然而，由于供给电压VSUP也用来作为带隙电路110的偏压，当供给电压VSUP快速爬升，而带隙电路110所产生的参考电压VREF尚未稳定时，可能会导致错误的比较结果而使得启动重置信号PORSB1提早变成“1”。请参照图3，其为图1中所示的启动重置信号产生装置100中因比较错误而产生的部分错误信号示意图。由图3可知，在供给电压VSUP快速爬升的期间，比较器120可能会产生误判而导致错误的启动重置信号PORSB1。
请参照图4，其为另一已知启动重置信号产生装置400的示意图。启动重置信号产生装置400包含有三个彼此串接的接成二极管形式的晶体管(diode-connected transistor，二极管接法晶体管)M1、M2与M3、一磁滞电路410(例如：一施密特触发器(Schmitt trigger))以及一缓冲电路420。随着供给电压VSUP的上升，串接的晶体管M1、M2与M3也会跟着开启并导通电流，同时输出一电压VM，由图4可知，电压VM等于晶体管M1的一栅极-源极电压加上晶体管M2的一栅极-源极电压，当电压VM大于磁滞电路410的一阈值电压时，启动重置信号产生装置400所输出的启动重置信号PORSB2便会改变电压而变成“1”，也即改变成一高电位。因此，当供给电压VSUP的上升至足以启动晶体管M1、M2与M3时，即代表启动重置信号PORSB2会变成“1”。然而，由于晶体管M1、M2与M3的运作极易受到制程飘移或是温度改变的影响，故已知启动重置信号产生装置400并无法提供稳定的启动重置信号。
发明内容
有鉴于上述的问题，本发明提供了一种用以产生一启动重置信号的信产生装置，以期望能提供一个稳定的启动重置信号。
依据本发明的一实施例，其提供了一种用以产生一启动重置信号的信号产生装置。该信号产生装置包含有一偏压电路以及一启动重置信号产生电路。该偏压电路用来产生一输出偏压，其中该偏压电路包含有至少一双极结型晶体管，该双极结型晶体管的一基极耦接于该双极结型晶体管的一集极，以及该输出偏压相关于该双极结型晶体管的一射极-基极电压。该启动重置信号产生电路耦接于该偏压电路，用以复制该输出偏压来产生一复制电压，并依据该复制电压来产生该启动重置信号。
附图说明
图1为已知启动重置信号产生装置的示意图。
图2为图1中所示的启动重置信号产生装置的部分信号示意图。
图3为图1中所示的启动重置信号产生装置中因比较错误而产生的部分错误信号示意图。
图4为另一已知启动重置信号产生装置的示意图。
图5为依据本发明的一实施例所实现的一信号产生装置的示意图。
图6为用以产生一带隙偏压的一带隙电路的示意图。
图7为依据本发明的一实施例所实现的一启动重置信号产生电路的示意图。
图8为依据本发明的另一实施例所实现的一信号产生装置的示意图。
图9为图8中所示的信号产生装置的部分信号示意图。
【主要元件符号说明】
100、400、520      启动重置信号产生装置
110                带隙电路
120               比较器
130               分压电路
410、522          磁滞电路
420               缓冲电路
500、800          信号产生装置
510               偏压电路
521               复制单元
521A              电流镜
521B              负载元件
600               带隙电路
610               带隙偏压单元
810               初步信号产生装置
820               带隙参考电路
830               决定单元
M1、M2、M3、Ma    晶体管
Pa                双极结型晶体管
VM                电压
Va                                输出偏压
Vb                                复制电压
VSUP                              供给电压
VREF                              参考电压
VCOMP                             比较电压
V1                                第一参考电压
V2                                第二参考电压
PORSB1、PORSB2、PORSB、PORSB’    启动重置信号
Ib                                复制电流
具体实施方式
请参照图5，其为依据本发明的一实施例所实现的一信号产生装置500的示意图。信号产生装置500包含有一偏压电路510以及一启动重置信号产生电路520。在此实施例中，偏压电路510包含(但不局限于)一PNP型双极结型晶体管Pa以及一金属氧化物半导体晶体管Ma，其中双极结型晶体管Pa的基极耦接于其集极，此外，金属氧化物半导体晶体管Ma的栅极则耦接于其漏极而形成一个接成二极管形式的晶体管。偏压电路510用来产生一输出偏压Va，由图5可知，于本实施例中，输出偏压Va为双极结型晶体管Pa的一射极-基极(emitter-to-base)电压VEB加上金属氧化物半导体晶体管Ma的一栅极-源极(gate-to-source)电压VGS所形成，此外，启动重置信号产生电路520则会复制输出偏压Va来产生一复制电压，并依据该复制电压来产生一启动重置信号PORSB。
请配合图5来参照图6，图6为用以产生一带隙偏压的一带隙电路600的示意图。带隙电路600包含有一带隙偏压单元610，由图5、6可知，带隙偏压单元610与偏压电路510具有同样的电路结构，也即均包含有双极结型晶体管Pa以及金属氧化物半导体晶体管Ma，且两晶体管之间的连接方式也彼此相同。同样地，带隙偏压单元610所输出的一偏压电压Va′与偏压电路510的输出偏压Va也会大致相同，一样具有双极结型晶体管Pa的射极-基极电压VEB以及金属氧化物半导体晶体管Ma的栅极-源极电压VGS。因此，偏压电路510实具有追踪带隙偏压单元610的一偏压电压Va′的效果，因此，在运作环境(制程、温度等变因)有所变动时，偏压电路510的输出偏压Va仍然会稳定地维持在一固定电压。
请再参照图7，其为依据本发明的一实施例所实现的一启动重置信号产生电路520的示意图。启动重置信号产生电路520包含有一复制单元521以及一磁滞单元522。复制单元521中包含有一电流镜521A以及一负载元件521B(在此实施例中，负载元件521B为一电阻，然而，在其它实施例中，负载元件521B也可以一晶体管等电路元件来加以实现)。电流镜521A会接收偏压电路510的输出偏压Va，复制流经偏压电路510的一电流来产生一复制电流Ib，而复制电流Ib在流经负载元件521B后，会产生复制电压Vb。磁滞单元522在接收到复制电压Vb之后，会依据复制电压Vb来产生一启动重置信号PORSB，当供给电压VSUP上升，偏压电路510中的双极结型晶体管Pa以及金属氧化物半导体晶体管Ma也会跟着开启，开始导通电流并提高偏压电路510的输出偏压Va，因此复制电压Vb也会随着输出偏压Va上升，当复制电压Vb提升至磁滞电路522的一阈值电压时，信号产生装置500所输出的启动重置信号PORSB便会改变电压而变成“1”，也即改变成一高电位。由于复制单元521以追踪带隙电路600其中的一偏压设计所成，复制单元521的输出偏压Va会大致等同于带隙电路600的一输出偏压，是故信号产生装置500所输出的启动重置信号PORSB对环境变因会有着极小的变动，此外，由于信号产生装置500所输出的启动重置信号PORSB并非与供给电压VSUP比较后的结果，即使在供给电压VSUP快速爬升的过程中，启动重置信号PORSB也不会因比较结果错误而过早提升至“1”。然而，上述电路仅为本发明的一实施例，并非用来作为本发明的限制，举例来说，磁滞单元522为一选择性(optional)元件，因此，在其它实施例中，信号产生装置500也可省略磁滞单元522而直接使用复制电压Va来作为启动重置信号PORSB。换言之，任何应用图6所示的偏压电路以及图7所示的复制单元的信号产生装置均符合本发明的精神而落入本发明的范畴。
请参照图8，其为依据本发明的另一实施例所实现的一信号产生装置800的示意图。信号产生装置800包含有用以产生一第一参考电压V1的一初步信号产生装置810、用以产生一第二参考电压V2的一带隙参考电路820以及一决定单元830。其中，初步信号产生装置810的功能与结构可以如同图5所示的信号产生装置500，带隙参考电路820可以如同图1所示的启动重置信号产生装置100或带隙电路110，相关说明在此便不再赘述。本实施例中，决定单元830会接收第二参考电压V2以及第一参考电压V1，并依据第二参考电压V2以及第一参考电压V1来产生一启动重置信号PORSB’。举例来说，决定单元830可以用一与门(AND gate)来加以实现，因此，决定单元830会对第一参考电压V1以及第二参考电压V2作交集(intersection)以得到启动重置信号PORSB’。请配合图8来参照图9，图9为图8中所示的信号产生装置800的部分信号示意图。由图9可知，当供给电压VSUP爬升时，带隙参考电路820所产生的第二参考电压V2会在比较过程中会产生一错误比较结果，然而初步信号产生装置810所产生第一参考电压V1则没有因比较而产生的错误；另一方面来说，带隙参考电路820应用了带隙的概念来运作，其所产生的第二参考电压V2会极稳定而不受外在环境影响，然而，初步信号产生装置810的第一参考电压V1虽可大致追踪带隙参考电路820的一偏压，但对外在环境的稳定度仍不及带隙电路820所产生的第二参考电压V2，经由决定单元830结合第一参考电压V1与第二参考电压V2，其所产生的启动重置信号PORSB’则可同时结合两者的稳定性以及正确性，在供给电压VSUP急速上升时，仍可提供正确的启动重置信号PORSB’；此外，当带隙参考电路820如同图1所示的启动重置信号产生装置100，其还包含分压电路130等电路，进而可更直接反应供给电压的变化。
综上所述，本发明提供了一种用以产生一启动重置信号的信号产生装置，当供给电压快速爬升时，该信号产生装置所提供的该启动重置信号不会因比较错误而在不当的时间点启动，此外，由于本发明具有追踪带隙电路的特性，外在环境对该信号产生装置的影响极小，因此其所产生的该启动重置信号可使得电子系统中的电路能正确而稳定的运作。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用以产生一启动重置信号的信号产生装置，包含有：
一偏压电路，用来产生一输出偏压，其中所述偏压电路包含有至少一双极结型晶体管，所述双极结型晶体管的一基极耦接于所述双极结型晶体管的一集极，以及所述输出偏压相关于所述双极结型晶体管的一射极-基极电压；以及
一启动重置信号产生电路，耦接于所述偏压电路，用以复制所述输出偏压来产生一复制电压；
其中所述启动重置信号依据所述复制电压而产生。
2.根据权利要求1所述的信号产生装置，其中，所述启动重置信号产生电路直接输出所述复制电压来作为所述启动重置信号。
3.根据权利要求1所述的信号产生装置，其中，所述启动重置信号产生电路包含有：
一复制单元，用以复制所述输出偏压来产生所述复制电压；以及
一磁滞单元，耦接于所述复制单元，用以接收所述复制电压并依据所述复制电压来产生所述启动重置信号。
4.根据权利要求3所述的信号产生装置，其中，所述复制单元包含有：
一负载元件；以及
一电流镜，耦接于所述负载元件与所述偏压电路，用以复制流经所述偏压电路的一电流来产生流经所述负载元件的一复制电流，其中所述复制电压依据所述复制电流与所述负载元件所产生。
5.根据权利要求1所述的信号产生装置，其中，所述信号产生装置还包含有：
一带隙电路，用以产生相关于带隙的一参考电压；以及
一决定单元，耦接于所述启动重置信号产生电路以及所述带隙电路，用以依据所述参考电压以及所述复制电压来产生所述启动重置信号。
6.根据权利要求5所述的信号产生装置，其中，所述决定单元为一与门。
7.根据权利要求5所述的信号产生装置，其中，所述信号产生装置还包含有：
一分压电路，用以依据一供给电压的分压来产生一比较电压；以及
一比较器，用以比较所述参考电压以及所述比较电压来产生一第二参考电压；
其中所述决定单元依据所述第二参考电压以及所述复制电压来产生所述启动重置信号。
8.根据权利要求5所述的信号产生装置，其中，所述带隙电路具有一带隙偏压单元，所述带隙偏压单元与所述偏压电路具有相同的电路结构。
9.根据权利要求3所述的信号产生装置，其中，所述磁滞单元为一施密特触发器。
10.根据权利要求1所述的信号产生装置，其中，所述偏压电路还包含有至少一金属氧化物半导体晶体管，所述金属氧化物半导体晶体管的一栅极耦接于所述金属氧化物半导体晶体管的一漏极，所述金属氧化物半导体晶体管的一源极耦接至所述双极结型晶体管的所述射极，以及所述偏压电路所产生的所述输出偏压包含有所述双极结型晶体管的所述射极-基极电压以及所述金属氧化物半导体晶体管的一栅极-源极电压。
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