CN103677027A - 一种面积优化的延时电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于面积优化的延时电路和方法，该延时电路包括电流源，开关，整形电路，PNP双极管和电容，电流源提供集电极电流，PNP管的基极电流对电容充电。本发明提供的基于面积优化的延时电路和方法，利用基极电流与PNP双极管电流方法倍数成反比，且基极电流较小的特性，仅需较小的面积的电容即可达到信号延时输出的目的，电路结构简单，可广泛应用。

Description

一种面积优化的延时电路和方法

技术领域

本发明属于为电子电路设计技术，涉及一种面积优化的延时电路和方法。

背景技术

延时电路可以广泛应用于各种电路中。延时电路的实现方法多种多样，通常是使用RC电路实现，或是使用数字计时延时。在芯片设计时，由于面积有限，当需要较大时间延时时，RC电路通常外接电容，使用芯片内部电流对外部电容充电，用此方法来减小所需电容在芯片占用的面积，这种方法增加了外围器件个数。使用数字计时延时的方法实现较长时间延时时，所需的触发器数量也随时间的加长而增加，如果时钟源出现偏差，那么设计与实际获得的时钟偏差与延时时间成正比。

发明内容

本发明提供一种基于面积优化的延时电路和方法，该方法利用基极电流与双极PNP管电流倍数成反比的特性，使芯片内部仅需较小面积即可实现较长时间延时。

本发明的具体技术解决方案如下：

该面积优化的延时电路包括用于提供偏置电流的电流源模块，用于得到延时电平的充电模块和用于将延时电平转变为逻辑电平的电平整形模块；所述电流源模块、充电模块和电平整形模块串联。

上述充电模块包括双极PNP管、电容、第一开关和第二开关，所述双极PNP管的集电极与电流源模块的输出端之间通过第一开关连接，双极PNP管的集极与电平整形模块之间通过第二开关连接，所述电容并联在双极PNP管上，电容一端与双极PNP管的接地端连接，电容另一端连接在第二开关与电平整形模块之间的导线上。

上述电流源模块是可根据所需延时进行设定的精确电流源。

上述电容包括两个并联的电容。

该面积优化的延时方法，包括以下步骤：

1]设置偏置电流

基于双极PNP管基极电流与集电极电流倍数成反比的原理，即Ib=Ic/β，Ib为双极PNP管基极电流，Ic为双极PNP管集电极电流，饱和区时集电极电流与基极电流大小的比值为β倍，根据所需延时时间确定流入双极PNP管集电极的电流源电流；

2]电容充电

电路使能，双极PNP管工作，双极PNP管基极获得符合步骤1设定的电流，双极PNP管基极电流对电容进行充电；

3]电平整形

电容经步骤2充电后，电容获得电压，整形电路将该电压转变为逻辑电平，经过整形后的电平与控制信号之间存在时间延时。

本发明的优点如下：

本发明提供的基于面积优化的延时方法，利用基极电流与双极PNP管电流方法倍数成反比，且基极电流较小的特性，采用基极电流对电容充电的方法，这样，仅需较小的面积的电容即可达到信号延时输出的目的，并解决了传统芯片内部电容占用面积大和不精确的问题。本发明的基于面积优化的延时方法，实现了面积的小型化，提高了延时时间的精确读，而且，该延时电路结构简单，可广泛应用。

附图说明

图1是本发明的方法的电路实现图；

附图标记说明：VCC：电源电压；I1：电流源；S1：开关；S2：开关；PNP1：双极双极PNP管；Ic：PNP集电极电流；Ib：PNP基极电流；c1：电容；c2：电容。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地表述。显然，所表述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明提供一种基于面积优化的延时方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，设置延时电路电流源。

具体为，根据所需延时时间设计电流源，例如：所需延时为20微秒，则可设计2微安的电流源。

步骤2，电容充电。

具体为，开关1和开关2闭合后，双极双极PNP管工作，饱和区时，集电极电流与基极电流大小的比值为β倍，根据这个关系可获得较小的基极电流。若β为20倍，则基极电流大小为100纳安。该基极电流为电容c1和c2充电。本发明不以此为限。

步骤3，电平整形。

具体为，电容1和电容2经过充电后，电容获得电压，整形电路将该电压转变为逻辑电平。这样经过整形后的电平与控制信号之间存在时间延时，该延时就是本发明设计的时间延时。

本发明提供的基于面积优化的延时方法，利用基极电流与双极PNP管电流方法倍数成反比，且基极电流较小的特性，采用基极电流对电容充电的方法，这样，仅需较小的面积的电容即可达到信号延时输出的目的，并解决了传统芯片内部电容占用面积大和不精确的问题。本发明的基于面积优化的延时方法，实现了面积的小型化，提高了延时时间的精确读，而且，该延时电路结构简单，可广泛应用。

本发明提供了一种基于面积优化的延时电路，该电路包括：

电流源模块，用于提供一偏置电流；实际中，该电流源（I1）为精确电流源，可根据所需延时设计电流源模块。

充电模块，用于完成电容充电，得到延时电平。实际中，该充电模块由双极PNP管、开关（s1与s2）和电容（c1与c2）组成，双极器件为电容1（c1）和电容2（c2）提供充电电流。

电平整形模块，用于将电容（c1与c2）上的电平转变为逻辑电平（pwron_delay）。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种面积优化的延时电路，其特征在于：包括用于提供偏置电流的电流源模块，用于得到延时电平的充电模块和用于将延时电平转变为逻辑电平的电平整形模块；所述电流源模块、充电模块和电平整形模块串联。

2.根据权利要求1所述的面积优化的延时电路，其特征在于：所述充电模块包括双极PNP管、电容、第一开关和第二开关，所述双极PNP管的集电极与电流源模块的输出端之间通过第一开关连接，双极PNP管的集极与电平整形模块之间通过第二开关连接，所述电容并联在双极PNP管上，电容一端与双极PNP管的接地端连接，电容另一端连接在第二开关与电平整形模块之间的导线上。

3.根据权利要求1或2所述的面积优化的延时电路，其特征在于：所述电流源模块是可根据所需延时进行设定的精确电流源。

4.根据权利要求3述的面积优化的延时电路，其特征在于：所述电容包括两个并联的电容。

5.一种面积优化的延时方法，其特征在于，包括以下步骤：

1]设置偏置电流

基于双极PNP管基极电流与集电极电流倍数成反比的原理，即Ib=Ic/β，Ib为双极PNP管基极电流，Ic为双极PNP管集电极电流，饱和区时集电极电流与基极电流大小的比值为β倍，根据所需延时时间确定流入双极PNP管集电极的电流源电流；

2]电容充电

电路使能，双极PNP管工作，双极PNP管基极获得符合步骤1设定的电流，双极PNP管基极电流对电容进行充电；

3]电平整形

电容经步骤2充电后，电容获得电压，整形电路将该电压转变为逻辑电平，经过整形后的电平与控制信号之间存在时间延时。

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