CN104950977B - 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

一种负电压触发的检测电路
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、一个电流源、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；电流源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。
I M 1 = V S - V I N R = - V I N R - - - [ E q u .1 ]
IM7＝IM5＝IM1＝I [Equ.2]
VIN＝-RI [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)

1.一种负电压触发的检测电路结构，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、一个电流源、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；电流源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所述一种负电压触发的检测电路结构，其特征在于可以通过调节电阻R和电流源I0的大小调节负电压触发的阈值。
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