CN104950977A - 一种负电压触发的检测电路 - Google Patents
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Abstract
在正电源供电的电路中,数字信号仅有高低之分,为拓展IO的功能,本发明提供一种在正电源供电的电路中能用负电压触发的检测电路。
Description
技术领域
本发明属于集成电路设计领域,用于在正电源供电的电路用负电压触发的电路。
背景技术
在集成电路设计中,在正电源供电的电路中,数字信号输入端口通常仅能识别高、低两种信号,当所需的控制量增多时,一般通过增加IO口的数量实现。
发明内容
在正电源供电的电路中,传统的IO口仅能识别高、低两种信号,假设数字IO口的数量为n(n≥1),则输入的组合为2n,如果IO口能识别高、低、负三种信号,假设数字IO口的数量为n(n≥1),则输入的组合为3n,可以大大提高IO的使用效率。
本发明基于以上思想,在自偏置电流电路的基础上,设计了一种在正电源供电的电路中,可以识别负电压信号的检测电路,主要的技术点有两个方面:
1.在不增加器件类型,且确保器件工作范围的前提下检测到负电压信号;
2.可以任意调节负电压触发的阈值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 本发明的负电压触发的检测电路。
具体实施方式
以下结合附图,详细说明发明公开的一种负电压触发的控制电路的结构和工作过程。
一种在正电源供电的电路中能用负电压触发的检测电路,可以使数字IO在高、低两种状态之外增加“负”这第三种状态,拓展IO的功能;具体电路由4个NMOS管、3个PMOS管、一个偏置电流、一个输出反相器、一个电阻构成;电阻R的一端连接到输入IN,另一端连接到NMOS管M1的源极结点Vs;NMOS管M1的源极连接到结点Vs,栅极连接到NMOS管M2的栅极和漏极以及PMOS管M4的漏极作为NMOS电流镜的偏置电压VGN1,漏极连接到PMOS管M3的漏极和栅极以及PMOS管M4和M7的栅极作为PMOS管的偏置电压VGP;NMOS管M2的源极连接到地,栅极和漏极连接到偏置电压VGN1;PMOS管M3的源极连接到电源VDD,栅极和漏极连接到偏置电压VGP;PMOS管M4的源极连接到电源VDD,栅极连接到偏置电压VGP,漏极连接到偏置电压VGN1;NMOS管M5的源极连接到地,栅极连接到NMOS管M6的栅极和漏极以及电流源I0的一端作为NMOS管的偏置电压VGN2,漏极连接到PMOS管M7的漏极和反相器X1的输入;NMOS管M6的源极接地,栅极和漏极连接到偏置电压VGN2;PMOS管M7的源极接电源VDD,栅极接偏置电压VGP,漏极连接到NMOS管M5的漏极和反相器X1的输入;反相器X1的输入结点V1连接到NMOS管M5的漏极和PMOS管M7的漏极,输出连接到输出端OUT;偏置电流I0的一端接电源VDD,另一端接偏置电压VGN2。
其中M1与M2尺寸相同,M3、M4、M7尺寸相同,M5与M6尺寸相同,偏置电流I0流过的电流为I;M1、M2、M3、M4和电阻R构成了一个简单的自偏置电流电路;当IN为高电平时,流经M1、M2、M3、M4、M7的电流为0,V1输出为低电平,OUT输出为高电平;当IN为低电平时,同样流经M1、M2、M3、M4、M7的电流为0,V1输出为低电平,OUT输出为高电平;当IN为负电压时,假设IN电压为VIN,在不考虑沟道调制效应的条件下,NMOS管M1的源极电压Vs等于M2的源极电压0V,则流过M1的电流可以用[Equ.1]表示;当各MOS管均工作于饱和区,即M7镜像的电流等于M5镜像的电流可以用表达式[Equ.2]表示,综合表达式[Equ.1]、[Equ.2],可以得到输入IN到达负电压的翻转点电压VIN,可以用表达式[Equ.3]表示,当IN电压低于该值则V1为高,OUT输出低电平。
[Equ.1]
[Equ.2]
[Equ.2]
综上所述,本发明在自偏置电流电路的基础上,加以改进使自偏置电流电路只能在IN为负电压的条件下工作,并可以通过电阻R和偏置电流I调节检测电路的阈值;实现了在正电压供电的电路中用负电压触发的检测电路,拓展了IO的功能。
Claims (2)
1.一种电路结构,包括:
一种在正电源供电的电路中能用负电压触发的检测电路,可以使数字IO在高、低两种状态之外增加“负”这第三种状态,拓展IO的功能;具体电路由4个NMOS管、3个PMOS管、一个偏置电流、一个输出反相器、一个电阻构成;电阻R的一端连接到输入IN,另一端连接到NMOS管M1的源极结点Vs;NMOS管M1的源极连接到结点Vs,栅极连接到NMOS管M2的栅极和漏极以及PMOS管M4的漏极作为NMOS电流镜的偏置电压VGN1,漏极连接到PMOS管M3的漏极和栅极以及PMOS管M4和M7的栅极作为PMOS管的偏置电压VGP;NMOS管M2的源极连接到地,栅极和漏极连接到偏置电压VGN1;PMOS管M3的源极连接到电源VDD,栅极和漏极连接到偏置电压VGP;PMOS管M4的源极连接到电源VDD,栅极连接到偏置电压VGP,漏极连接到偏置电压VGN1;NMOS管M5的源极连接到地,栅极连接到NMOS管M6的栅极和漏极以及电流源I0的一端作为NMOS管的偏置电压VGN2,漏极连接到PMOS管M7的漏极和反相器X1的输入;NMOS管M6的源极接地,栅极和漏极连接到偏置电压VGN2;PMOS管M7的源极接电源VDD,栅极接偏置电压VGP,漏极连接到NMOS管M5的漏极和反相器X1的输入;反相器X1的输入结点V1连接到NMOS管M5的漏极和PMOS管M7的漏极,输出连接到输出端OUT;偏置电流I0的一端接电源VDD,另一端接偏置电压VGN2。
2.根据权利要求1所述负电压触发的检测电路,其特征在于可以通过调节电阻R和偏置电流的大小调节负电压触发的阈值。
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