CN104931767B - 一种补偿型电压检测器 - Google Patents
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Abstract
一种补偿型电压检测器，本发明涉及集成电路领域，其旨在解决现有电压检测器存在工作电压受限，噪声扰动，阈值电压不稳定，输出错误复位信号，无隔离保护，通用性较低等技术问题。该发明电路结构特征包括依次串联的电源VDD，降压调节器，隔离降噪单元；包括电压检测单元，电压检测单元输入端与降噪单元输出端连接；还包括电压补偿单元，电压补偿单元输入端与降噪单元输出端连接。本发明用于产生复位信号。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种补偿型电压检测器。
背景技术
电压检测器是当检测输入电压达到设定电压值时，给电路中元件（触发器、逻辑门、计数器等等）发出复位信号的器件，通过半导体集成方式，嵌入各类电子装置中，如手机、笔记本。现有电压检测器，多数未使用降压器件而且由于晶体管等半导体器件的存在，使得其工作电压受限，通用性较低，一旦高压接入，还可能导致电压检测核心元件烧毁；对于使用降压器件的电压检测器，降压后的脉冲存在噪声扰动，当输入电压过低时，噪声扰动相对增强，导致输入信号误读，发出错误的复位信号；电压检测器中核心比较器没有设置阈值电压补偿回路，当外界电源变化或不稳定时，引入的偏置电压所引起的比较电压低于阈值电压时，被检测输入电压即使未达到设定电压值但达到比较器比较电压，电压检测器也会输出错误复位信号，导致信号传输错误；逻辑门设置不合理，当错误电平从核心比较器输出后，未能进一步阻止错误复位信号输出。
发明内容
针对上述现有技术，本发明目的在于提供一种补偿型电压检测器，其旨在解决现有电压检测器存在工作电压受限，噪声扰动，阈值电压不稳定，输出错误复位信号，无隔离保护，通用性较低等技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种补偿型电压检测器，包括依次串联的电源，降压调节器，隔离降噪单元；包括用于输入比较的电压检测单元，输入端与隔离降噪单元的输出端连接；还包括用于逻辑判别的电压补偿单元，输入端与隔离降噪单元的输出端连接。
上述方案中，所述的降压调节器，包括第一晶体管，集电极连接电源，发射极连接第一分压电阻；带有偏置电压端口的第一比较器，高电平端连接第一分压电阻，低电平端接有第一参考电压，偏置电压端口一端连接电源，另一端接地；第一晶体管基极与第一比较器输出端连接。提供可接入高或低电压电源的输入端，打破工作电压限制，增加电压检测器的通用性，优选地，在第一比较器正极接入可编程电源，实现更好的电源输入匹配。
上述方案中，所述的隔离降噪单元，包括输入回路，串联的线圈器件的一次绕组、第一缓冲寄存器、延时器、第二缓冲寄存器；输出回路，串联的线圈器件二次绕组、第一开关和第二开关；用于截断噪声的短路回路，与线圈器件二次绕组并联的第三开关，与第三开关串联的第四开关；还包括控制开关导通和断开的反馈定时单元，其中包括第二比较器，高电平端连接线圈器件的二次绕组，低电平端连接分压电阻；第三比较器，高电平端连接分压电阻，低电平端连接线圈器件的二次绕组；第一RS触发器，S端连接第二比较器的输出端且R端连接第三比较器的输出端；用于控制第一开关、第二开关的第一单稳态触发器，输入端连接第一RS触发器Q端；用于控制第三开关、第四开关的反相器，输入端连接第一单稳态触发器的输出端。提供电源输入、输出间频率和相位匹配，实现同步或异步传输功能；控制开关导通和断开的反馈定时单元具有根据输入波形自动导通或断开各个开关的功能，其控制输入导通时间，从而对过渡波形进行截断，滤出尾部噪声，截取出有效波形；实现稳定、准确、可靠的电源输出。
上述方案中，所述的电压检测单元，包括检测输入电压接口，连接第二分压电阻；带偏置电压端口的第四比较器，偏置电压端口一端连接隔离降噪单元输出端VDD1且另一端接地，低电平端连接第二分压电阻，高电平端连接第二参考电压；第二晶体管，集电极接有恒流源，发射极接地；第三晶体管，集电极接有恒流源，发射极接地；第二反相器，输入端连接第三晶体管的集电极；第四晶体管，集电极接有第二分压电阻，发射极接地的；第二晶体管集电极与第三晶体管基极连接；第二反相器的输入端还连接有第四晶体管的基极，两个恒流源的另一端均与隔离降压单元输出端连接。恒流源起到部分补偿作用；并且具备更合理的晶体管与逻辑门设置，降低错误复位信号发生率，增加电压检测器的稳定性，实现更优良的电压值比较。
上述方案中，所述的电压补偿单元，包括第二单稳态触发器，输入端连接隔离降噪单元的输出端VDD1；第二RS触发器，S端连接第二单稳态触发器的输出端；第三单稳态触发器，输入端连接第四比较器的输出端；第一与非门，输入端接有第四比较器的输出端，输入端还接有第二RS触发器的Q端；第三反相器，输入端接有第一与非门的输出端；第二与非门，输入端接有第三反相器的输出端；第四反相器，输入端连接第二与非门的输出端；第五晶体管，基极连接第四反相器的输出端，发射极接地；第六晶体管，基极连接隔离降噪单元的输出端，发射极接地，集电极接有电阻，电阻另一端连接隔离降噪单元的输出端；第五反相器，输入端连接第六晶体管的集电极；第六反相器，输入端连接第五反相器的输出端；第二RS触发器的R端与第三单稳态触发器的输出端连接；第二与非门的输入端还连接有第六反相器的输出端；第五晶体管的发射极与第三晶体管的基极连接。实现电源输入补偿和阈值校验；即使在第四比较器未达到阈值电压时，电压补偿单元的存在，使得此时获得错误输出得以被截止，极大降低错误复位信号发生率，提高了复位信号输出正确率，实现可靠、稳定的电压检测输出。
附图说明
图1为本发明电路结构原理框图；
图2为本发明具体电路结构图；
图3为一种现有电压检测器电路结构图；
图中：1-降压调节器，2-隔离降噪单元，3-电压检测单元，4-电压补偿单元，5-第一分压电阻，6-第一参考电压，7-第一比较器，8-第一晶体管，9-延时器，10-第一缓冲寄存器，11-第二缓冲寄存器，12-线圈器件，13-第一反相器，14-第二比较器，15-第三比较器，16-第一单稳态触发器，17-RS触发器，18-第二分压电阻，19-第二参考电压，20-第四比较器，21-第四晶体管，22-第二晶体管，23-第三晶体管，24、25-恒流源，26-第二反相器，27-第六晶体管，28-第五反相器，29-第六反相器，30-第二与非门，31-第二单稳态触发器，32-第三单稳态触发器，33-第二RS触发器，34-第一与非门，35-第三反相器，36-第四反相器，37-第五晶体管，38-反馈定时单元。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明电路结构原理框图，一种补偿型电压检测器，包括依次串联的电源VDD，降压调节器1，隔离降噪单元2；包括用于输入比较的电压检测单元3，输入端与隔离降噪单元2的输出端VDD1连接；还包括用于逻辑判别的电压补偿单元3，输入端与隔离降噪单元2的输出端VDD1连接。
图2为本发明具体电路结构图，所述的降压调节器，包括第一晶体管8，集电极连接电源VDD，发射极连接第一分压电阻5；带有偏置电压端口的第一比较器7，高电平端连接第一分压电阻5，低电平端接有第一参考电压6，偏置电压端口一端连接电源VDD，另一端接地；第一晶体管8基极与第一比较器7输出端连接。
进一步地，所述的隔离降噪单元，包括输入回路，串联的线圈器件12的一次绕组、第一缓冲寄存器10、延时器9、第二缓冲寄存器11；输出回路，串联的线圈器件12二次绕组、第一开关S1和第二开关S2；用于截断噪声的短路回路，与线圈器件12二次绕组并联的第三开关S3，与第三开关S3串联的第四开关S4；还包括控制开关导通和断开的反馈定时单元38，其中包括第二比较器14，高电平端连接线圈器件12的二次绕组，低电平端连接分压电阻；第三比较器15，高电平端连接分压电阻，低电平端连接线圈器件12的二次绕组；第一RS触发器17，S端连接第二比较器14的输出端且R端连接第三比较器15的输出端；用于控制第一开关S1、第二开关S2的第一单稳态触发器16，输入端连接第一RS触发器17Q端；用于控制第三开关S3、第四开关S4的反相器13，输入端连接第一单稳态触发器16的输出端。
进一步地，所述的电压检测单元，包括检测输入电压接口VIN，连接第二分压电阻18；带偏置电压端口的第四比较器20，偏置电压端口一端连接隔离降噪单元2输出端VDD1且另一端接地，低电平端连接第二分压电阻18，高电平端连接第二参考电压19；第二晶体管22，集电极接有恒流源24、25，发射极接地；第三晶体管23，集电极接有恒流源24、25，发射极接地；第二反相器26，输入端连接第三晶体管23的集电极；第四晶体管21，集电极接有第二分压电阻18，发射极接地的；第二晶体管22集电极与第三晶体管23基极连接；第二反相器26的输入端还连接有第四晶体管21的基极，两个恒流源的另一端均与隔离降压单元输出端连接。
进一步地，所述的电压补偿单元，包括第二单稳态触发器31，输入端连接隔离降噪单元2的输出端VDD1；第二RS触发器33，S端连接第二单稳态触发器31的输出端；第三单稳态触发器32，输入端连接第四比较器20的输出端；第一与非门34，输入端接有第四比较器20的输出端，输入端还接有第二RS触发器33的Q端；第三反相器35，输入端接有第一与非门34的输出端；第二与非门30，输入端接有第三反相器35的输出端；第四反相器36，输入端连接第二与非门30的输出端；第五晶体管37，基极连接第四反相器36的输出端，发射极接地；第六晶体管27，基极连接隔离降噪单元2的输出端VDD1，发射极接地，集电极接有电阻R1，电阻R1另一端连接隔离降噪单元2的输出端VDD1；第五反相器28，输入端连接第六晶体管27的集电极；第六反相器29，输入端连接第五反相器28的输出端；第二RS触发器33的R端与第三单稳态触发器32的输出端连接；第二与非门30的输入端还连接有第六反相器29的输出端；第五晶体管37的发射极与第三晶体管23的基极连接。
图3为一种现有电压检测器电路结构图，比较器不具有偏置电压，比较范围很小；电源输入端未设置有降压装置，不能匹配高压电源，工作电压受限；不具有隔离保护，电路容易发生整体性故障；不具有降噪电路，噪声扰动影响输出；复位信号错误率较高。
实施例1
在电源输入较低时，通过第六晶体管27集电极输出有效电平，电压补偿单元4控制第五晶体管37保持导通状态；当电源输入达到第四比较器20所需要的阈值电压时，通过第六晶体管27集电极输出无效电平，电压补偿单元4控制第五晶体管37保持截至状态，此时第四比较器20若存在输出，则被检测输入电压VIN达到电压检测单元3阈值电压，电压检测器相继发出的复位信号也是正确有效的。
本发明有益效果： 适用不同电压电源输入，通用性提升；保护线路；阈值电压保持，频率同步匹配；极大降低错误复位信号发生率，准确、可靠地发出复位信号，实现可靠、稳定的电压检测器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种补偿型电压检测器，其特征在于，包括依次串联的电源VDD、降压调节器(1)、隔离降噪单元(2)；
用于输入比较的电压检测单元(3)：输入端与隔离降噪单元(2)的输出端VDD1连接；
用于逻辑判别的电压补偿单元(4)：输入端与隔离降噪单元(2)的输出端VDD1连接；
所述的降压调节器(1)，包括
第一晶体管(8)：集电极连接电源VDD，发射极连接第一分压电阻(5)一端，第一分压电阻(5)的另一端接地，其中，第一分压电阻包括串联的两个电阻；
带有偏置电压端口的第一比较器(7)：高电平端连接第一分压电阻(5)中两个电阻的中间连接点，低电平端接有第一参考电压(6)，偏置电压端口一端连接电源VDD，另一端接地；
第一晶体管(8)基极与第一比较器(7)输出端连接；
所述的隔离降噪单元(2)，包括
输入回路：串联的线圈器件(12)的一次绕组、第一缓冲寄存器(10)、延时器(9)、第二缓冲寄存器(11)；
输出回路：串联的线圈器件(12)二次绕组、第一开关S1和第二开关S2；
用于截断噪声的短路回路：与线圈器件(12)二次绕组并联的第三开关S3，与第三开关S3串联的第四开关S4；还包括
控制开关导通和断开的反馈定时单元(38)，其中包括
第二比较器(14)：高电平端连接线圈器件(12)的二次绕组，低电平端连接第二分压电阻，其中，第二分压电阻包括依次连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一电阻的另一端连接电源VDD，第四电阻的另一端接地，第二比较器的低电平端连接第一电阻和第二电阻的连接点；
第三比较器(15)：高电平端连接第二分压电阻中第三电阻和第四电阻的连接端，低电平端连接线圈器件(12)的二次绕组；
第一RS触发器(17)：S端连接第二比较器(14)的输出端且R端连接第三比较器(15)的输出端；
用于控制第一开关S1、第二开关S2的第一单稳态触发器(16)：输入端连接第一RS触发器(17)Q端；
用于控制第三开关S3、第四开关S4的第一反相器(13)：输入端连接第一单稳态触发器(16)的输出端；
用于输入比较的电压检测单元(3)，包括检测输入电压接口，连接第三分压电阻一端，第三分压电阻另一端接地，其中第三分压电阻包括依次连接的第五电阻、第六电阻、第七电阻；带偏置电压端口的第四比较器，偏置电压端口一端连接隔离降噪单元输出端VDD1且另一端接地，低电平端连接第三分压电阻中第五电阻和第六电阻的连接点，高电平端连接第二参考电压；第二晶体管，集电极接有第一恒流源，发射极接地；第三晶体管，集电极接有第二恒流源，发射极接地；第二反相器，输入端连接第三晶体管的集电极；第四晶体管，集电极连接第三分压电阻中第六电阻和第七电阻的连接点，发射极接地；第二晶体管集电极与第三晶体管基极连接；第二反相器的输入端还连接有第四晶体管的基极，两个恒流源的另一端均与隔离降噪单元输出端连接；
用于逻辑判别的电压补偿单元(4)，包括第二单稳态触发器，输入端连接隔离降噪单元的输出端VDD1；第二RS触发器，S端连接第二单稳态触发器的输出端；第三单稳态触发器，输入端连接第四比较器的输出端；第一与非门，输入端接有第四比较器的输出端，输入端还接有第二RS触发器的Q端；第三反相器，输入端接有第一与非门的输出端；第二与非门，输入端接有第三反相器的输出端；第四反相器，输入端连接第二与非门的输出端；第五晶体管，基极连接第四反相器的输出端，发射极接地；第六晶体管，基极连接隔离降噪单元的输出端，发射极接地，集电极接有电阻，电阻另一端连接隔离降噪单元的输出端；第五反相器，输入端连接第六晶体管的集电极；第六反相器，输入端连接第五反相器的输出端；第二RS触发器的R端与第三单稳态触发器的输出端连接；第二与非门的输入端还连接有第六反相器的输出端；第五晶体管的集电极与第三晶体管的基极连接。
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