CN108398977B - 用于监控电压的电气设备、集成电路和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于监控电压的电气设备、集成电路和方法。电气设备包括：供电电路，被配置为提供第一电压和至少第二电压；第一验证电路，包括用于第一电压的输入端子，并且被配置为从第一电压导出第一内部电压和第二内部电压，比较第一内部电压和第二内部电压，并且基于该比较来生成第一输出信号；第二验证电路，包括用于第一电压的第一输入端子和用于第二电压的第二输入端子，并且被配置为比较第一电压与第二电压并且基于该比较来生成第二输出信号；以及组合电路，被配置为如果第一输出信号和第二输出信号中的至少一个指示第一电压和第二电压中的至少一个在预定义容限范围之外，则生成第三输出信号。

Description

用于监控电压的电气设备、集成电路和方法

技术领域

示例涉及用于监控电压的电气设备、集成电路和方法。

背景技术

为了使电气设备和集成电路投入运行，向它们供应电力、电压和电流。电气设备或集成电路内常常存在多于一个的电压。例如，电气设备常常包括供电电路、电压转换器、电压调节器等，以提供处于不同电平的电压以用于操作该电气设备。只要这些电压保持在一定的容限区间内，电气设备就可以可靠地进行操作。然而，在电压偏差过高的情况下，电气设备容易出现错误操作。因此希望监控和测量这些电压。尽管如此，电压测量受到测量不确定性的影响，由于该测量不确定性，即使被监控的电压没有超出其容限区间，其也可能被认为超出了其容限区间。当监视该电压时，这会导致误警报。另一方面，测量不确定性可以使被监控的电压看起来像在其容限区间内，而它实际上并不是。这会导致电压的故障仍然无法被识别。

因此，需要以更高的精度监控电压的新概念。本发明的主题可以至少部分地满足这种需求。

发明内容

电气设备包括供电电路。供电电路被配置为提供第一电压和至少第二电压。此外，电气设备包括第一验证电路。第一验证电路包括用于第一电压的输入端子。第一验证电路被配置为从第一电压导出第一内部电压和第二内部电压，比较第一内部电压和第二内部电压，并且基于第一内部电压与第二内部电压的比较来生成第一输出信号。此外，电气设备包括第二验证电路，该第二验证电路包括用于第一电压的第一输入端子和用于第二电压的第二输入端子。第二验证电路被配置为比较第一电压与第二电压并且基于第一电压与第二电压的比较来生成第二输出信号。此外，电气设备200包括组合电路，该组合电路被配置为如果第一输出信号和第二输出信号中的至少一个指示第一电压和第二电压中的至少一个在预定义容限范围之外，则生成第三输出信号。

集成电路包括第一带隙电压参考子电路。第一带隙电压参考子电路被配置为提供第一带隙参考电压。此外，集成电路包括被配置为提供第二带隙参考电压的第二带隙电压参考子电路。此外，所述集成电路包括电压调节器子电路，其被配置为使用所述第一带隙参考电压来导出第一电源电压，并且使用所述第二带隙参考电压来导出第二电源电压。此外，所述集成电路包括带隙比较器子电路，其被配置为从第一电源电压导出第一内部电压和第二内部电压。相对于降低的第一电源电压，第一内部电压以比第二内部电压更高的速率降低。带隙比较器子电路被配置为比较第一内部电压和第二内部电压，并且通过第一输出信号来指示第一内部电压和第二内部电压中的哪一个比另一个大。此外，所述集成电路包括比较器子电路，比较器子电路被配置为比较所述第一电源电压与所述第二电源电压，并且通过第二输出信号来指示所述第一电源电压与所述第二电源电压之间的偏差大于预定义阈值。

一种用于监控电压的方法包括提供第一电压和第二电压。此外，该方法包括从第一电压导出第一内部电压和第二内部电压。相对于降低的第一电压，第一内部电压以比第二内部电压更高的速率降低。此外，该方法包括比较第一内部电压与第二内部电压。此外，该方法包括基于第一内部电压与第二内部电压的比较来生成第一输出信号。此外，该方法包括比较第一电压与第二电压。此外，该方法包括基于第一电压与第二电压的比较来生成第二输出信号。此外，该方法包括：如果第一输出信号和第二输出信号中的至少一个指示第一电压和第二电压中的至少一个在预定义容限范围之外，则生成第三输出信号。

附图说明

装置和/或方法的一些示例将在下面仅作为示例并参照附图进行描述，其中

图1示出了被监控电压的容限范围的图示；

图2示出了具有供电电路、第一验证电路和第二验证电路以及组合电路的电气设备的框图；

图3示出了电气设备的电路示意图的一部分；

图4示出了带隙比较器的电路示意图；

图5示出了比较器的电路示意图；

图6示出了星形连接的电阻网络的电路示意图；

图7示出了集成电路的框图；

图8示出了相关电压随温度的变化的曲线图；和

图9示出了用于监控电压的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考其中图示出了一些示例的附图更全面地描述各种示例。在附图中，为了清楚起见，线条、层和/或区域的厚度可能被夸大。

因此，虽然另外的示例能够有各种修改和替代形式，但是其一些特定示例在附图中被示出并且随后将被详细描述。然而，该详细描述不将另外的示例限制于所描述的特定形式。另外的示例可以涵盖落入本公开的范围内的所有修改、等同物和备选方案。贯穿附图的描述，相似的数字指代相同或相似的元件，其当针对相同或相似的功能性提供时，可以以相同的方式或以相互比较的修改的形式来实现。

将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，这些元件可以直接连接或耦合或者经由一个或多个中间元件连接或耦合。如果使用“或”来组合两个元件A和B，则应该理解为公开了所有可能的组合，即仅A、仅B以及A和B。针对相同组合的替代措辞是“A和B中的至少一个”。这同样适用于多于两个元件的组合。

在本文中为了描述特定示例的目的而使用的术语不旨在限制另外的示例。每当使用诸如“一”、“一个”和“该”的单数形式并且仅使用单个元素既不明确地也不隐含地被定义为强制性的时候，另外的示例还可以使用多个元件来实现相同的功能性。类似地，当功能性随后被描述为使用多个元件来实现时，进一步的示例可以使用单个元件或处理实体来实现相同的功能性。将进一步理解的是，术语“包括”、“包含”、“含”和/或“含有”在使用时指定存在所述特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元件和/或组件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元件、组件和/或其任何群组。

除非另外被定义，否则所有术语(包括技术术语和科学术语)在本文中均以其示例所属领域的普通含义而被使用。

图1示出了被监控电压的容限范围100的图示。被监控电压的库值101(或标称值或目标值)被置于容限范围100的中间。允许被监控电压在最小库极限102和最大库极限103内变化。为了检测被监控电压是否下降到最小库极限102以下，使用欠电压比较器，欠电压比较器的切换阈值在不确定性区间104内变化。为了避免欠电压比较器在被监控电压仍然大于最小库极限102的情况下被触发，欠电压比较器的标称阈值105被设置成使得欠电压比较器的最高可能阈值106与最小库极限102一致。这可以避免误警报，因为只有当被监控电压下降到至少低于其最小库极限102时，欠电压比较器才可以触发。然而，如果欠电压比较器的实际切换阈值与最小库极限102不一致，这也会导致被监控电压下降到最小库极限102以下却仍然未被检测到。也就是说，存在一个电压区间(也称为灰色区域)，其中被监控电压可能未被检测为太低。

如果欠电压比较器的标称阈值105被设置成使得欠电压比较器的最低可能阈值水平107将与最小库极限102一致，则可以避免该灰色区域。另一方面，这可以触发误警报，因为即使被监控电压仍然大于最小库极限102，欠电压比较器也可以触发。这样的误警报会降低系统的功能可用性。

换句话说，灰色区域可以是重置阈值比较器的最坏情况与虑及所使用的技术的库的最小电压之间的差异。为了避免灰色区域，一种替代解决方案可以是在库电压范围内部移动重置阈值。然而这种方法作为一种折衷将降低系统的可用性。

在设置过电压比较器的标称阈值以便检测被监控电压是否超出最大库极限的情况下存在类似的问题。不管将欠电压比较器和过电压比较器的阈值置于哪里，在高检测概率和低误警报率之间可能仍然存在折衷。根据本公开，提出了用于监控电压的电气设备、集成电路和方法的概念，其可以(至少)部分地解决这种折衷，并且因此可以提供电气电路和/或电气系统的更高的操作可靠性和/或操作可用性。本公开的示例还可以增强电气设备和/或集成电路的其他可靠性和/或可用性方面。

图2示出了电气设备200的框图。电气设备200包括供电电路220。供电电路220被配置为提供第一电压201和至少第二电压202。此外，电气设备200包括第一验证电路230。第一验证电路230包括用于第一电压201的输入端子。第一验证电路230被配置为从第一电压201导出第一内部电压和第二内部电压。第一验证电路230还被配置为将第一内部电压与第二内部电压进行比较，并且还被配置为基于第一内部电压与第二内部电压的比较来生成第一输出信号211。此外，电气设备200包括第二验证电路260，第二验证电路260包括用于第一电压201的第一输入端子和用于第二电压202的第二输入端子。第二验证电路260被配置为将第一电压201与第二电压进行比较，并且基于第一电压201与第二电压202的比较来生成第二输出信号212。此外，电气设备200包括组合电路290，该组合电路290被配置为如果第一输出信号211和第二输出信号212中的至少一个指示第一电压201和第二电压202中的至少一个在预定义容限范围之外，则生成第三输出信号213。

通过为电气设备200提供第一验证电路230和第二验证电路260并以所描述的方式将它们相应的输入端子连接到供电电路220的第一电压201和第二电压202(例如，电源电压)，可以监控第一电压201和第二电压202。第一验证电路230和/或第二验证电路260可以通过第一输出信号211和/或第二输出信号212向组合电路290指示第一电压和/或第二电压的过高偏差，组合电路290继而可以取决于第一输出信号211和/或第二输出信号212来生成第三输出信号213。这可以增强电气设备200的操作可靠性。

第一验证电路230可以从第一电压201导出第一内部电压和第二内部电压，并比较第一内部电压和第二内部电压。这可以允许第一验证电路230执行第一电压201的绝对检查。在该绝对检查中，可以验证第一电压201相对于电气设备200的地电势的电平。第二验证电路260被配置为将第一电压201与第二电压202进行比较，并且因此可以执行第一电压201和第二电压202之间的相对检查(或交叉检查)。这可以放松制造容限并且因此降低制造成本和/或电气设备200的尺寸。执行对电压的绝对检查(例如，参考地电势)本身可能要求第一验证电路230的较小制造容限，以达到绝对检查的可接受的不准确性。另一方面，第一电压和第二电压之间的相对检查本身可以允许第二验证电路260的较大制造容限，以达到相对检查的可接受的不准确性，或者相对检查可以比绝对检查更容易实施，使得可以以较小的努力达到第二验证电路260的较低制造容限。

因此，第一验证电路230的绝对检查可能以比第二验证电路260的相对检查更高的不准确性被执行。对于与第一验证电路230的不准确性相对应的不确定性，第一验证电路230的绝对检查然后可以经由第一输出信号211指示第一电压201的绝对电平是否在预定义的第一电路图范围内。为了避免由于第一电压201的绝对检查的较高不准确性而导致的误警报，可以使第一验证电路230的第一容限范围较宽。例如，第一验证电路230的欠电压比较器的最高可能阈值可以被设置为与第一电压201的最小库极限一致和/或第一验证电路230的过电压比较器的最低可能阈值可以被设置为与第一电压201的最大库极限一致。

对于与第二验证电路260的较低不准确性相对应的较低不确定性，第二验证电路260的相对检查可以经由第二输出信号212指示第一电压201与第二电压202之间的偏差是否小于预定义的第二容限范围。假定在大多数情况下，在电气设备200内仅存在单个错误(例如，第一电压或第二电压可能偏离其相应的目标值太多)，则绝对检查和相对检查两者的通过可以指示第一电压和第二电压(参考地电势)都在其相应的容限范围内。该结果可以在第二验证电路260的较低不准确性下给出。

换句话说，如果通过第一验证电路230的绝对检查验证第一电压201(例如，第一电压201的绝对电平)在预定义的第一容许范围内并且如果通过第二验证电路260的相对检查验证第一电压201与第二电压202之间的偏差也小于预定义的第二容限范围，则可以推断出：第二电压202相对于地电势的电平(例如，第二电压的绝对电平)处于第二电压202的允许的容限范围内。另一方面，如果第一验证电路230的绝对检查通过，但第二验证电路260的相对检查指示第一电压201与第二电压202之间的过高偏差，则这可以指示第一电压和第二电压的绝对电平中的至少一个表现出从其相应目标值的过高偏差。同样，该结果可以在第二验证电路260的较低不准确性下给出。

第一验证电路230可以被配置为从第一电压201导出第一内部电压和第二内部电压，使得与第二内部电压可以随着降低的第一电压201而降低相比，第一内部电压随着第一电压201的降低以更高的速率降低。也就是说，相对于降低的第一电压201，第一内部电压能够以比第二内部电压更高的速率降低。例如，第一内部电压可以基本上线性地取决于第一电压201，其可以包括例如电阻器的使用。另一方面，第二内部电压可以基本上对数地取决于第一电压201，其可以包括二极管和/或晶体管的使用。使第一内部电压以比第二内部电压更高的速率相对于降低的第一电压201而降低可以允许第一验证电路230执行第一电压201的绝对检查。

例如，第一验证电路230可以被配置为基于第一电压201是否下降到预定义(第一)阈值以下来生成第一输出信号211。在预定义的阈值处，第一内部电压可以等于第二内部电压。例如，只要第一电压201高于预定义的阈值，则第一内部电压可以大于第二内部电压。由于相对于降低的第一电压201，第一内部电压可以比第二内部电压降低得更快，所以第一电压201中的降低可以首先降低第一内部电压和第二内部电压之间的差异，直到第一内部电压和第二内部电压相等。因此，在第一电压201和第二内部电压相等的情况下的第一电压201的该电平可以对应于用于第一电压201的绝对检查的预定义(第一)阈值。例如，第一验证电路230可以包括比较器(和/或运算放大器，和/或差分放大器)，以比较第一内部电压与第二内部电压。第一电压201下降到预定义的(第一)阈值以下越多，第一内部电压和第二内部电压之间的差异同样可以变得越大，但这时第一内部电压小于第二内部电压。第一输出信号211可以是模拟或数字信号。例如，输出信号211的高电平可以指示第一电压201高于预定义的(第一)阈值(可替代地，输出信号211的低电平可以指示第一电压201高于预定义的(第一)阈值)。

例如，第一验证电路230包括带隙比较器。带隙比较器可以被配置为从第一电压201导出第一内部电压和第二内部电压，并且比较第一内部电压和第二内部电压。带隙比较器的感测端子和供电端子都可以连接到第一电压201。以这种方式，第一验证电路230可以是自治的，因为它可以被供应有第一电压201，该第一电压201也可以是带隙比较器的被监控电压。换句话说，除了第一电压201以外，带隙比较器的操作可以独立于电源电压。为此，带隙比较器可以被配置为基于第一内部电压与第二内部电压的比较来生成第一输出信号211。只要第一内部电压大于第二内部电压，则感测到的第一电压201可以高于预定义的(第一)阈值。这可以由第一输出信号211处于高电平来指示。第一电压201降低到预定义的(第一)阈值以下导致第一内部电压降低到第二内部电压以下，可以由第一输出信号211处于低电平来指示。

指示第一电压过低的第一输出信号211的低电平也可以是有帮助的，因为当带隙比较器的电源电压故障(例如变得过低)时，第一输出信号211可能不能够升到高电平、反而是处于低电平。这可以对应于第一验证电路230的期望行为，其通过第一输出信号211处于低电平来指示过低的第一电压201(即带隙比较器的电源电压)。

带隙比较器可以包括带隙内核。带隙内核可以包括第一双极晶体管和第二双极晶体管以及电阻器。在电气设备200的操作期间，第一双极晶体管的基极可以处于与第二双极晶体管的基极相同的电势。例如，第一双极晶体管的基极可以经由导电连接(例如，短路)和/或经由虚拟短路连接到第二双极晶体管的基极。第一双极晶体管的发射极可以连接到电阻器的第一端子。在电气设备200的操作期间，第一内部电压可以对应于(例如，等于)电阻器的第二端子的电势。在电气设备200的操作期间，第二内部电压可以对应于(例如，等于)第二双极晶体管的发射极的电势。然后，第一内部电压可以至少跨电阻器和第一双极晶体管下降至接地，这可以产生：与第二内部电压相比，第一内部电压根据第一电压201的斜率更陡，所述第二内部电压可以至少跨第二双极晶体管下降至接地。假如与第二双极晶体管相比，为第一双极晶体管提供更大的发射极区域(例如，至少1.5倍大、或者2倍大、或者4倍大、或者8倍大、或者16倍大)可以支持：当第一电压201处于其目标值时，第一内部电压可以大于第二内部电压，并且当第一电压201降低到预定义的(第一)阈值以下时，第一内部电压可以降低到第二内部电压以下。

第二验证电路260可以包括连接到第一电压201的供电端子。也就是说，第一电压201可以是第二验证电路260的电源电压。这可以提高电气设备200的操作可靠性，因为通过第一验证电路230可以检测到第二验证电路260的电源电压的故障(例如，过低的电源电压)，该故障会导致第二验证电路260的不可靠操作。

例如，第一验证电路230可以被配置为基于第一电压是否下降到预定义的(第一)阈值以下来生成第一输出信号211，并且如果第一电压下降到预定义的(第一)阈值以下，则第二验证电路260可能变得不可操作。换句话说，第二验证电路260可以操作的最小电源电压可以对应于(例如，等于)预定义的(第一)阈值。这样，第一输出信号211可以指示第二验证电路260是否可操作。

根据一些示例，第一验证电路230可以被配置为基于第一电压201是否下降到预定义的第一阈值以下来生成第一输出信号211。第二验证电路260可以被配置为基于第一电压201是否偏离第二电压202多于预定义的第二阈值来生成第二输出信号。第一电压201的目标值与第一阈值之间的差异可以是第二阈值的至少两倍大(或者至少三倍大、或者至少四倍大、或者至少八倍大)。如上已经解释的，这可以允许第一验证电路230在执行第一电压201和第二电压202之间的相对检查期间以比第二验证电路260的不准确性更高的不准确性执行第一电压201的绝对检查。尽管第一验证电路230具有较高不准确性，但是通过可选地设置预定义第一阈值的标称值，使得预定义第一阈值在其不确定性区间内的最高可能值基本上与第一电压201的最小库极限一致，可以降低(和/或避免)第一验证电路230的误警报。由于与第一验证电路230相比，针对第二验证电路260的较低不准确性可以更容易实施，所以可以放松针对第一验证电路230以及因此针对电气设备200的制造容限和/或制造努力，同时由于第二验证电路260的较低不准确性而仍然提供对第一电压和第二电压的可靠监控。

例如，第二阈值的不准确性可以小于第一阈值的不准确性的一半(或小于四分之一、小于八分之一或小于1/25)。

供电电路220可以包括被配置为提供(第一)参考电压的(第一)带隙电压参考子电路。此外，供电电路220可以被配置为从(第一)参考电压导出第一电压201。(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核可以对应于第一验证电路230的带隙比较器的带隙内核。这可以降低由第一验证电路230触发的误警报和/或减少第一电压201的故障的未检测。

例如，第一电压201和第一验证电路230的预定义(第一)阈值二者可以取决于温度和/或制造变化(例如，随温度和/或制造变化而变化)。由于供电电路220可以从包含与带隙比较器相对应的带隙内核的(第一)带隙电压参考子电路导出第一电压201，所以第一电压201可以相对于温度和/或制造变化而与带隙比较器的预定义的(第一)阈值相关。也就是说，如果(第一)参考电压以及因此的第一电压201由于制造变化和/或温度改变而增加或降低，则预定义的(第一)阈值可以增加或降低基本相同的因子(和/或相同量)。因此，即使在存在制造容限和/或温度变化的情况下，第一电压201的目标值和预定义的(第一)阈值之间的差异也可以保持基本恒定。

例如，供电电路220的(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核的电路示意图可以对应于(例如，等于)第一验证电路230的带隙比较器的带隙内核的电路示意图。也就是说，(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核可以包括与带隙比较器的带隙内核相同类型的电气元件(例如，单独的但是相同的元件)。另外，(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核的电气元件可以以与带隙比较器的带隙内核的电气元件相同的配置进行电气连接。

此外，(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核的电气元件和带隙比较器的带隙内核的电气元件可以类似地(和/或相同地)进行尺寸设计。例如，(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核的电路元件的尺寸可以与带隙比较器的带隙内核的对应电路元件的对应尺寸相差小于2的因子(或者小于1.5的因子、或者小于1.1的因子)。这可以进一步增强第一电压201与第一验证电路230的预定义(第一)阈值的相关性。例如，(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核的电阻器可以具有与带隙比较器的带隙内核的相应电阻器的电阻相差小于2的因子(例如，至多为两倍大或至少一半大)的电阻。(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核的双极晶体管可以具有与带隙比较器的带隙内核的对应双极晶体管的发射极区域相差小于2的因子(例如，至多两倍大或至少一半大)的发射极区域。

附加地，供电电路220的(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核的布局可以对应于第一验证电路230的带隙比较器的带隙内核的布局。例如，(第一)带隙电压参考子电路的带隙内核的电气元件可以具有与带隙比较器的带隙内核的电气元件在布局方面相同的方位和/或相同的几何尺寸(忽略制造容限)。这可以进一步增强第一电压201与第一验证电路230的预定义(第一)阈值在温度和/或制造变化上的相关性。另外地或可替代地，可以可选地将(第一)带隙电压参考子电路和带隙比较器集成到电气设备200的同一集成电路(IC)中。

供电电路220可以包括被配置为提供第二参考电压的第二带隙电压参考子电路。此外，供电电路可以被配置为从第二参考电压导出第二电压202。第二带隙电压参考子电路的带隙内核可以对应于第一带隙电压参考子电路的带隙内核。由于供电电路220可以从第一带隙电压参考子电路的第一参考电压导出第一电压201，并从第二带隙电压参考子电路的第二参考电压导出第二电压202，并且因为带隙电压参考子电路可以包括对应的带隙内核，所以第一电压201可以与第二电压202相关。

例如，第一电压201和第二电压202二者可以取决于制造和/或温度变化(例如，随着制造和/或温度变化而变化)。然而，由于它们的相关性，第一电压201和第二电压202可以在制造和/或温度变化的过程中增加或降低基本上相同的因子(和/或相同量)。当比较第一电压201与第二电压202时(例如，当执行第一电压201与第二电压202相对于彼此的相对检查时)，这会降低第二验证电路260的不准确性。例如，这允许检查第一电压201和/或第二电压202是否由于电气设备200的故障而不是由于制造和/或温度变化而偏离它们相应的目标值。

例如，供电电路220的第二带隙电压参考子电路的带隙内核的电路示意图可以对应于(例如，等于)供电电路220的第一带隙电压参考子电路的带隙内核的电路示意图。

此外，第二带隙电压参考子电路的带隙内核的电路元件的尺寸可以与第一带隙电压参考子电路的带隙内核的对应电路元件的相应尺寸相差小于2的因子(或者小于1.5的因子、或者小于1.1的因子)。

另外，第二带隙电压参考子电路的带隙内核的布局可以对应于第一带隙电压参考子电路的带隙内核的布局。

可以可选地将第一带隙电压参考子电路和第二带隙电压参考子电路集成到电气设备200的同一集成电路(IC)中。

贯穿本公开，(例如，带隙比较器的和/或带隙电压参考子电路的)带隙内核被理解为包括至少第一双极晶体管和第二双极晶体管以及电阻器的电子电路。在带隙内核的操作期间，第一双极型晶体管的基极和第二双极型晶体管的基极处于相同的电势。此外，在带隙内核的操作期间，电阻器的第一端子和第一双极晶体管的发射极处于相同的电势。此外，第二双极晶体管的发射极被配置为至少在与带隙内核的关闭状态不同的带隙内核的一个操作状态期间处于与电阻器的第二不同端子相同的电势。此外，至少在操作状态期间，第一双极晶体管的第一电流密度与第二双极晶体管的第二电流密度相差预定义因子，其中第二双极型晶体管的发射极处于与电阻器的第二端子相同的电势。该预定义因子取决于以下中的至少一个：第一双极晶体管的发射极区域与第二双极晶体管的发射极区域的比率，和在带隙内核的操作期间注入到第一双极晶体管的第一电流与注入到第二双极晶体管的第二电流的比率。

带隙电压参考子电路的带隙内核可以以闭环的配置进行操作。在该带隙内核的导通状态下，由于闭环，带隙内核的第二双极晶体管的发射极可以处于与带隙内核的电阻器的第二端子相同的电势。这可以通过建立电气导电连接和/或通过在第二双极晶体管的发射极和电阻器的第二端子之间提供虚拟短路来实现。由于闭环，带隙电压参考子电路的带隙内核的输出电压可以大大降低温度依赖性，并且可以被用作参考电压。

带隙比较器的带隙内核可以以开环的配置进行操作，使得带隙比较器的带隙内核的第二双极晶体管的发射极可能不被恒定地保持在电阻器的第二端子的电势处。然而，取决于带隙比较器的输入电压，这可能是这种情况并且反映当第一内部电压可以等于带隙比较器的第二内部电压时的情形。

第二验证电路260可以包括比较器。比较器的第一感测端子可以连接到第二验证电路260的第一输入端子。比较器的第二感测端子可以连接到第二验证电路260的第二输入端子。比较器的输入偏移电压可以对应于(例如，等于)用于比较第一电压与第二电压的预定义的阈值(例如，预定义的第二阈值)。

可选地，比较器的输入偏移电压可以通过第二验证电路260的带隙电压参考子电路和第二验证电路260的电流镜像子电路跨比较器的输入电阻器而生成。输入电阻器可以耦合在比较器的第一感测端子和第二感测端子之间。使用带隙电压参考子电路可以支持准确地生成输入偏移电压，从而降低用于比较第一电压201与第二电压202的第二验证电路260的不准确性。所使用的带隙电压参考子电路可以是与供电电路220的可选的第一带隙电压参考子电路和第二带隙电压参考子电路分开的第三带隙电压参考子电路。可替代地，第一带隙电压参考子电路或第二带隙电压参考子电路可用于生成输入偏移电压。为了进一步降低第二验证电路260的不准确性，第二验证电路260的带隙电压参考子电路的带隙内核可以对应于供电电路220的第一带隙电压参考子电路和/或第二带隙电压参考子电路的相应带隙内核(或者与之是同一个带隙内核)。以此方式，输入偏移电压可以与第一电压201和/或第二电压202相关。

另外，第二验证电路260的比较器的输入电阻器可以对应于第二验证电路260的(第三)带隙电压参考子电路的参考电阻器(或者供电电路220的第一带隙电压参考子电路或第二带隙电压参考子电路的参考电阻器)。参考电阻器可以被配置为生成第二验证电路260的电流镜像子电路的参考电流。电流镜像子电路的镜像电流可以流过输入电阻器。

例如，参考电阻器可以电气连接在第二验证电路260的带隙电压参考子电路的(第三)参考电压的输出与电流镜像子电路的参考分支之间。这样，参考电阻器可以从(第三)参考电压生成电流镜像子电路的参考电流。该参考电流然后可以导致电流镜像子电路的镜像电流，其中所述电流的量级取决于电流镜像子电路的晶体管的截面面积的比率。由于镜像电流可以流过输入电阻器，所以镜像电流可以导致对应于(例如，是)跨输入电阻器的输入偏移电压的电压降。

输入电阻器可以在电阻器类型、尺寸和/或布局方面与参考电阻器相对应。例如，输入电阻器和参考电阻器可以是相同的电阻器类型(例如，集成电路内的多晶硅电阻器或者公共衬底上的薄膜或厚膜电阻器等)。此外，输入电阻器的电阻可以与参考电阻器的电阻相差小于5的因子(或小于3的因子或小于2的因子)。该因子可以包括电流镜像子电路的电流镜像比率。例如，如果电流镜像比率是10:1，那么一个10倍更高/更小的电阻可以补偿这个比率。最重要的是，可以存在一个因子，输入电阻器可以与参考电阻器的电阻最大相差该因子。

另外，在第二验证电路260的布局中，输入电阻器的方位和参考电阻器的方位可以是相同的(忽略制造容限)。输入电阻器和参考电阻器的对应的几何尺寸可以相差小于5的因子(或者小于3的因子、或者小于2的因子)。该因子可以包括电流镜像子电路的电流镜像比率。例如，如果电流镜像比率是10:1，那么10倍更大/更小的尺寸可以补偿这个比率。最重要的是，可以存在一个因子，输入电阻器与参考电阻器的对应的几何尺寸可以最大相差该因子。

由于上述措施，在存在制造和/或温度变化的情况下，输入电阻器和参考电阻器可以以相同的因子变化。因此，输入电阻器与参考电阻器的比率可以保持不受制造和/或温度变化的影响(或受影响较小)。由于输入参考电压(其最终可以从第二验证电路260的带隙电压参考子电路的参考电压导出)可以取决于输入电阻器与参考电阻器的比率而不是取决于输入电阻器本身的电阻，输入参考电压可以较少受制造和/或温度变化的影响。这可以在比较第一电压201与第二电压202时降低第二验证电路260的不准确性。

例如，比较器可以包括差分输入放大器和可选的附加放大级和/或滤波电路装置。比较器的第一感测端子和第二感测端子可以例如分别是差分输入放大器的第一晶体管和第二晶体管的基极或栅极。比较器可以被配置为在比较器的输出端口处提供第二输出信号212。例如，当第一电压201大于第二电压202加上输入偏移电压时，输出信号212可以处于高(数字)电平，并且当第一电压201小于第二电压202加上输入偏移电压时，输出信号212可以处于低(数字)电平(或者反之亦然)。

第二验证电路可以进一步包括第二比较器。第二比较器的第一感测端子可以连接到第二验证电路260的第一输入端子。第二比较器的第二感测端子可以连接到第二验证电路260的第二输入端子。附加地，第二比较器的输入偏移电压可以对应于用于比较第一电压201与第二电压202的预定义(第二)阈值，并且可以与上面针对验证电路260的第一比较器所描述的类似地(或以相同的方式)被生成。

例如，第二验证电路260的第一比较器的供电端子可以连接到第一电压201，而第二验证电路260的第二比较器的供电端子可以连接到第二电压202。这可以对第一电压和第二电压的监控提供冗余，并且因此可以使电气设备200的操作更加可靠。例如，如果存在第一电压201的故障，这可能导致第一比较器变成不可操作，则仍然可以通过第二比较器执行第一电压201与第二电压202之间的相对检查。

附加地或可替代地，第二验证电路260的第一比较器可以被配置为基于第一电压201是否超过第二电压202多于预定义的(第二)阈值来生成第二输出信号212。第二比较器可以被配置为基于第一电压201是否下降到第二电压202以下多于预定义的(第二)阈值(或者多于一个不同的预定义阈值)来生成第二输出信号212。这样，第一比较器可以被用来检测第一电压201的过电压(例如，过高的电平)，而第二比较器可以被用来检测第一电压201的欠电压(例如，过低的电平)。然而，由于第二验证电路260可以执行第一电压201和第二电压202的相对检查，所以第一比较器可以被用来检测第二电压202的欠电压，而第二比较器可以被用来检测第二电压202的过电压。

根据一个示例，第二验证电路260包括被配置用于比较第一电压201与第二电压202的四个比较器。这四个比较器可以被认为是两对，其中一对是由第一电压201供电而另一对是由第二电压202供电。在每一对内，一个比较器可以检测第一电压201的过电压(和/或第二电压202的欠电压)，而另一个比较器可以检测第一电压201的欠电压(和/或第二电压202的过电压)。这可以使得第二验证电路260能够检测第一电压201和第二电压202的过电压和欠电压二者，并且因此可以增强电气设备200的可靠性。

除了第二验证电路260内的比较器的使用之外或作为它的替代，第二验证电路260可以包括模数转换器(ADC)。ADC的输入采样端子可以连接到第二验证电路260的第一输入端子(或连接到第二验证电路260的第二输入端子)。

根据一个实施例，第二验证电路260包括第一ADC和第二ADC。第一ADC的输入采样端子可以连接到第二验证电路260的第一输入端子。第二ADC的输入采样端子可以连接到第二验证电路260的第二输入端子。

第二验证电路260的ADC的参考电压可以由电气设备200的带隙内核(例如，由第一验证电路230的带隙比较器的带隙内核、由供电电路220的带隙电压参考子电路的带隙内核、和/或由第二验证电路260的带隙电压参考子电路的带隙内核)来生成。例如，用于提供(一个或多个)ADC的参考电压的该带隙内核可以对应于带隙比较器的带隙内核和/或对应于供电电路220的带隙电压参考子电路的带隙内核。

第二验证电路260的(一个或多个)ADC可以提供用于与预定义的数字阈值进行比较的数字多位信号。该预定义的数字阈值(例如，比较信号)可以与供电电路220的带隙电压参考子电路的参考电压和/或与第一验证电路230的带隙比较器的第一内部电压和/或第二内部电压相关。因此，可以至少部分地补偿温度变化和制造差别。如果第一电压201(和/或第二电压202)上升到预定义的数字阈值以上和/或下降到预定义的数字阈值以下，则第二验证电路260的(一个或多个)ADC可以被配置为生成第二输出信号212。

与带隙比较器的预定义阈值的比较对照而言，ADC的数字多位信号可以提供具有更高分辨率(更多位)的结果，并且可以为数字信号处理提供进一步的可能性，例如，低通或带通滤波。可以取决于尖峰电压的持续时间和/或幅度来过滤电源电压(例如，第一电压201和/或第二电压202)的短尖峰。这些尖峰可能是由外部电源干扰引起的，和/或可能由内部切换数字部分所生成的。

在一些实施例中，供电电路220被配置为从由供电电路220的(第一)带隙电压参考子电路所提供的(第一)参考电压中导出多个电压。此外，第二验证电路260可以包括星形连接的电阻网络。多个电压中的每一个可以连接到星形连接的电阻网络的相应输入端子。星形连接的电阻网络的中央节点可以连接到第二验证电路260的比较器(例如，第一比较器或第二比较器)的感测端子。

以这种方式，可以在不增加第二验证电路260的比较器的数量的情况下监控由供电电路220提供的更高数量的电压。这可以减小电气设备200的尺寸并由此降低电气设备200的制造成本。例如，星形连接的电阻网络包括连接在中央节点和地电势之间的电阻器并且包括连接在星形连接的电阻网络的相应输入端子与星形连接的电阻网络的中央节点之间的多个其他电阻器(本文中被称为分压器电阻器)。换句话说，每个分压器电阻器可以包括两个端子，一个端子连接到星形连接的电阻网络的中央节点，而另一个端子连接到星形连接的电阻网络的相应输入端子。例如，在星形连接的电阻网络的相应输入端子处的多个电压中的一个电压的变化继而可以引起中央节点的电压的变化。这可以通过星形连接的电阻网络的中央节点所连接到的比较器来感测。

附加地，对于包括多个分压器电阻器的星形连接的电阻网络，每个分压器电阻器连接在星形连接的电阻网络的相应输入端子和中央节点之间，多个电压中的每个电压与该电压所连接到的相应分压器电阻器的相应商数可以是相等的。换句话说，多个电压中的每个电压可以具有作为该电压的期望值的相应目标值。多个电压中的每个电压都连接到一个自己的、单独的分压器电阻器。然后可以设计分压器电阻器的电阻，以使得每个电压目标值除以与该电压连接的分压器电阻器的电阻相等(忽略制造容限)。这可以允许在连接到星形连接的电阻网络的比较器可以触发(例如，切换第二输出信号212)之前，多个电压中的每个电压可以以相同的因子偏离其目标值。

组合电路290可以包括用于第一输出信号211和第二输出信号212的相应输入端口。另外，组合电路290可以包括(以硬件和/或软件实现的)逻辑电路装置来分析第一输出信号211和第二输出信号212，并基于该分析生成第三输出信号213。

例如，第三输出信号213可以是警告信号、重置信号、诊断信号和中断信号中的至少一个。根据一个实施例，由第一验证电路230指示的第一电压201的过高偏差可以被认为比由第二验证电路260检测到的第一电压和第二电压之间的过高偏差更严重，因为第一验证电路230可以评估第一电压的绝对电平(例如，参考地电势)。例如，如果第一输出信号211指示第一电压201已经下降到预定义的第一阈值以下，则第三输出信号213可以是导致电气设备200的重置(例如，重新启动)的重置信号，或者可以是导致电气设备200暂停某些操作的中断信号。这可以重新建立电气设备200的正确操作。

例如，如果第二输出信号212指示第一电压201和第二电压202之间的过高偏差，则第三输出信号213可以是警告信号，其可以警告用户和/或电气设备200的其他电路部分：电气设备200可能开始不可靠地操作。第三输出信号213还可以是向用户和/或电气设备200的其他电路部分提供信息的诊断信号：所述信息是关于所监控的电压中的哪一个(例如，第一电压和/或第二电压)显示过高偏差以及这个偏差是以地电势为参考还是以另一电压为参考。

可以将供电电路220、第一验证电路230、第二验证电路260以及组合电路290集成在电气设备200的集成电路中。例如，电气设备200可以是集成电路。如上所解释的，这可以增加在第一电压201和第二电压202之间的温度和/或制造变化与第一电压和/或第二电压与之进行比较的阈值上的相关性。

第一电压201可以与之进行比较的预定义的第一阈值例如可以共计小于第一电压201的95％(或小于90％、或小于80％、或小于60％)和/或共计大于第一电压201的50％(或大于65％、或大于75％、或大于90％、或大于110％)。

在导致第二输出信号212指示过高偏差之前第一电压201和第二电压202可以彼此偏离的预定义的第二阈值可以共计小于第一电压或第二电压的20％(或小于10％、或小于5％或小于2％)和/或共计大于第一电压或第二电压的0.1％(或大于3％、或大于7％、或大于15％)。

电气设备200可以是在诸如汽车、航空和/或医疗应用之类需要高功能安全性的应用中所使用的传感器设备。在一些示例中，电气设备200可以是中央计算单元、专用集成电路和/或片上系统设备。此外，电气设备200例如可以使用在汽车和/或医疗系统中的电力开关、电力调节器、安全气囊系统和/或多通道监控系统。

即使在图2的电气设备200的上下文中，主要参考监控两个电压(例如，第一电压201和第二电压202)来进行解释，但是电气设备200也可以被配置用于监控更多电压而不脱离本公开的范围。为此，可以添加对应的电路装置，例如第一验证电路230的附加带隙比较器和/或第二验证电路260的附加比较器。附加地，每个电压可以由单独的带隙比较器来监控。

图3示出了电气设备300的电路示意图的一部分。电气设备300可以类似于图2的电气设备200。电气设备300包括供电电路，该供电电路被配置为使用第一带隙电压参考子电路生成第一参考电压V_{ref_bg1}并且使用第二带隙电压参考子电路生成第二参考电压V_{ref_bg2}。第一带隙电压参考子电路和第二带隙电压参考子电路包括彼此对应的相应带隙内核。这可以导致在第一参考电压V_{ref_bg1}和第二参考电压V_{ref_bg2}之间以及在从第一参考电压V_{ref_bg1}导出的第一多个电压V_{1_bg1}到V_{n_bg1}与从第二参考电压V_{ref_bg2}导出的第二多个电压V_{1_bg2}到V_{n_bg2}之间的相关性。两个多个电压可以包括相同或不同数量的电压。供电电路包括：第一电力管理单元321-1，用于从第一参考电压V_{ref_bg1}导出第一多个电压V_{1_bg1}到V_{n_bg1}；以及第二电力管理单元321-2，用于从第二参考电压V_{ref_bg2}导出第二多个电压V_{1_bg2}到V_{n_bg2}。为此，第一电力管理单元321-1和第二电力管理单元321-2可以包括电压调节器(例如，线性调节器和/或开关调节器)和/或分压器电路装置。

电气设备300还包括具有带隙比较器331的第一验证电路。从第一参考电压V_{ref_bg1}导出的电压V_{1_bg1}连接到带隙比较器331的感测端子。该感测端子也是带隙比较器331的供电端子。带隙比较器331被配置为将第一验证电路的第一输出信号211提供给电气设备300的组合电路的或门391。带隙比较器331包括与供电电路的第一带隙电压参考子电路的带隙内核对应的带隙内核，使得电压V_{1_bg1}可与之进行比较的带隙比较器331的预定义阈值可以相对于温度和/或制造容限而与第一参考电压V_{ref_bg1}相关、并因此与电压V_{1_bg1}本身相关。

第一多个电压V_{1_bg1}至V_{n_bg1}中的每一个连接至电气设备300的第一星形连接的电阻网络361-1的相应输入端子。第一星形连接的电阻网络361-1的相应分压器电阻器连接在第一星形连接的电阻网络361-1的相应输入端子和中央节点之间。第一星形连接的电阻网络361-1的另一个电阻器连接在电气设备300的中央节点和地之间。第一星形连接的电阻网络361-1的中央节点经由可选滤波器和分流二极管而连接到电气设备300的第二验证电路的第一比较器365-1的第一感测端子以及连接到第二验证电路的第二比较器365-2的第一感测端子。在电磁兼容性(EMC)事件的情况下，该滤波器可以提供鲁棒性。分流二极管可以为第二验证电路和供电电路提供针对过电压的保护。

第二多个电压V_{1_bg2}至V_{n_bg2}中的每一个连接到电气设备300的第二星形连接的电阻网络361-2的相应输入端子。第二星形连接的电阻网络361-2可以类似于第一星形连接的电阻网络361-1。第二星形连接的电阻网络361-2的中央节点经由另一可选滤波器和另一分流二极管而连接到第一比较器365-1的第二感测端子和第二比较器365-2的第二感测端子。

第一星形连接的电阻网络361-1的中央节点的电压可以对应于图2的电气设备200的第一电压201，并且为了简单起见在图3的上下文中也被称为第一电压201。第二星形连接的电阻网络361-2的中央节点的电压可以对应于图2的电气设备200的第二电压202，并且为了简单起见在图3的上下文中也被称为第二电压202。

在电气设备300的示例中，第一星形连接的电阻网络361-1和第二星形连接的电阻网络361-2的分压器电阻器被修整为使得第一电压201的目标值等于第二电压202的目标值。在本公开的其他示例中，还可以修整第一星形连接的电阻网络361-1和第二星形连接的电阻网络361-2的分压器电阻器，使得第一电压和第二电压的相应目标值彼此不同。

第一比较器365被配置为将第一电压201与第二电压202进行比较，并从而执行第一电压与第二电压之间的相对检查。特别地，第一比较器365-1被配置为检测第一电压201相对于第二电压202的欠电压和/或检测第二电压202相对于第一电压201的过电压。为此，第一比较器的第一感测端子和第二感测端子分别由第一晶体管和第二晶体管实现(这里采用场效应晶体管，但是也可以类似地使用双极晶体管)。第一电压201连接到第一晶体管的栅极，并且第二电压202连接到第二晶体管的栅极。输入电阻器耦合在第一晶体管的源极(或漏极)与第二晶体管的源极(或漏极)之间。第一比较器365-1被配置为将电流馈送到其输入电阻器，这可以在第一晶体管的源极处引起比在第二晶体管的源极处更高的电势。在两个源极端子之间的这个电势差可以是第一比较器365-1的输入偏移电压。通过设计流入到该输入电阻器中的电流量并且通过设计输入电阻器的电阻，输入偏移电压可以被预定义并且因此对应于(例如是)用于将第一电压201与第二电压202进行比较的预定义的(第二)阈值。如果第一电压可以下降到第二电压202以下至少输入偏移电压的量级(和/或如果第二电压202可以上升到第一电压201以上至少输入偏移电压的量级)时，第一比较器可以切换其输出信号以指示第一电压201的欠电压(和/或第二电压202的过电压)。馈送到输入电阻器的电流可以由第一比较器365-1的电流源供应。例如，该电流源可以包括电流源子电路，其中参考电流从第一参考电压V_{ref_bg1}(或者从参考电压V_{ref_bg1}导出的任何电压V_{1_bg1}到V_{n_bg1})通过参考电阻器而被供应并且镜像电流是馈送到输入电阻器中的电流。以这种方式，从第一参考电压V_{ref_bg1}导出的第一电压201和也从第一参考电压V_{ref_bg1}导出的第一比较器365-1的输入偏移电压可以彼此相关。这可以降低由于电气设备300的温度和/或制造变化而相对于第一电压201被改变的预定义的(第二)阈值。如在图2的上下文中所解释的，参考电阻器可以可选地对应于输入电阻器，这可以降低预定义的(第二)阈值的不准确性。

第二比较器365-2被配置为检测第一电压201相对于第二电压202的过电压和/或检测第二电压202相对于第一电压201的欠电压。为此，第二比较器365-2的第二感测端子的晶体管的源极(或漏极)可以处于比第二比较器365-2的第一感测端子的晶体管的源极(或漏极)更高的电势。同样，这可以通过第二比较器365-2的输入电阻器和馈送到该输入电阻器的电流来实现。第二比较器365-2的所得输入偏移电压可以与第一比较器365-1的输入偏移电压相同(忽略制造容限)，使得预定义的(第二)阈值也可以在第二比较器365-2处被实现。可替代地，第一比较器365-1和第二比较器365-2的相应输入偏移电压可以彼此不同，使得可以在第一比较器365-1和第二比较器365-2处实现不同的阈值。第二比较器365-2可以包括根据在第一比较器365-1的上下文中解释的那些的其他电路元件。

然后，第二比较器365-2可以生成输出信号，以指示第一电压201相对于第二电压202的过电压(和/或第二电压202相对于第一电压201的欠电压)。第一比较器和第二比较器的输出信号是第二验证电路的第二输出信号212的一部分。例如，第二输出信号212可以包括多个导体(例如，导线和/或导体迹线)上的电压，其中每个电压是第二验证电路的比较器的输出信号。相应分流二极管连接到第二验证电路的比较器的输出信号，以便为比较器的输出提供针对过电压的保护。

第二输出信号212连接到组合电路的或门391。或门391的输出信号可以是第三输出信号213，第三输出信号213可以是重置信号和/或中断信号和/或警告信号。然而，组合电路可以包括附加电路，以提供在第一验证和/或第二验证已经在何处检测到过高和/或过低的电压方面的附加信息。因此，第三输出信号也可以是诊断信号。

第一比较器365-1和第二比较器365-2的相应供电端子分别连接到从第一参考电压V_{ref_bg1}导出的电压V_{1_bg1}和V_{2_bg1}。这可以增强第二验证电路的可靠性。例如，如果电压V_{1_bg1}变得过低而不能操作第一比较器365-1，则这会在第二比较器365-2处引起第二电压202的欠电压。由于第二比较器365-2仍然是可操作的，因为它是从V_{2_bg1}而不是从V_{1_bg1}供电的，所以第二比较器可以通过其输出信号指示V_{1_bg1}的故障。

为了冗余，在参考电压V_{ref_bg1}具有可能引起V_{1_bg1}和V_{2_bg1}都故障的故障的情况下，则第二验证电路可以可选地包括第三比较器365-3和第四比较器365-4，其中相应的供电端子分别连接到从第二参考电压V_{ref_bg2}导出的电压V_{1_bg2}和V_{2_bg2}。第三比较器365-3被配置为检测第一电压201相对于第二电压202的欠电压(和/或第二电压202相对于第一电压201的过电压)。第四比较器365-4被配置为检测第一电压201相对于第二电压202的过电压(和/或第二电压202相对于第一电压201的欠电压)。第三比较器365-3和第四比较器365-4的相应输出信号可以是第二验证电路的第二输出信号212的一部分。

例如，图3示出了电源诊断系统300，其包括提供由具有不同典型电平的至少两个带隙参考所生成的一个或多个电源域的一组电力管理单元321-1，321-2、带隙比较器331和四个交叉检查比较器365-1，365-2，365-3，365-4。每个交叉检查比较器可以包括比较器核心、用于待监控的每个电源域的分压器、用于向EMC事件提供鲁棒性的可选滤波器、在过电压故障的过电压情况下(在低电压晶体管的情况下是期望的)用于保护其他域和下一级的在比较器的输入和输出处的钳位设备、以及逻辑门391，所述逻辑门的输出可以释放/重置整个系统和/或其输出可以提供警告信号和/或禁用信号。带隙比较器331可以将一个电源与内部带隙进行比较。它可以是自治的，因为它可以被供应有待监控的电源，并且可以被自动参考，因为阈值电平可以由内部带隙来定义。

换句话说，电源诊断系统300被配置为对准确性要求较低的带隙电路(例如，带隙比较器331)所参考的至少一个电源域执行绝对检查。最重要的是，电源诊断系统300可以在不同的电源域之间执行显著更准确的交叉检查。交叉检查可以在每个电源发生器的指定操作范围内操作，并且可以进行相对比较，而不是与地的绝对比较。所使用的电源和比较的数量为输出提供了一个冗余信息和信号(安全状态)，以将其信号传送给微处理器(μP)或其他系统逻辑。单个错误可能不会导致系统中的不安全状态。

图4示出了带隙比较器400的电路示意图。带隙比较器400可以例如在电气设备200、300的第一验证电路内被使用。带隙比较器400包括带隙内核420、差分放大器430、输出放大器450和三个反相器460-1，460-2，460-3。带隙比较器400的感测端子401与带隙比较器400的供电端子一致。

带隙内核420被配置为从在感测端子401处感测到的电压导出第一内部电压471和第二内部电压472。带隙内核420被配置为相对于降低的感测电压以比第二内部电压472更高的速率降低第一内部电压471。为此，带隙内核420包括第一双极型晶体管421、第二双极型晶体管422和电阻器423。第一双极型晶体管421的基极和第二双极型晶体管422的基极都连接到地，使得在带隙内核420的操作期间，第一双极晶体管421的基极可以处于与第二双极晶体管422的基极相同的电势。此外，第一双极晶体管421和第二双极晶体管422的相应集电极连接到地。第一双极晶体管421的发射极连接到电阻器423的第一端子，使得在带隙内核420的操作期间，电阻器的第一端子和第一双极晶体管422的发射极处于相同的电势。第一内部电压471对应于(例如等于)电阻器423的第二端子的电势。此外，第二内部电压472对应于(例如，等于)第二双极晶体管422的发射极的电势。

然后，第一内部电压471可以至少跨电阻器423和第一双极晶体管421(例如，跨第一双极晶体管421的发射极-基极结)而下降到地。第二内部电压472可以至少跨第二双极晶体管(例如，跨第二双极晶体管422的发射极-基极结)而下降到地。这可以使得相对于在感测端子401处感测到的降低的电压，第一内部电压471以比第二内部电压更高的速率降低。当感测电压大于带隙比较器400的预定义阈值电平时，由于跨电阻器423的电压降，第一内部电压471可以大于第二内部电压472。当感测电压降低时，跨电阻器423的电压降以比跨第二双极晶体管422的电压降更高的速率降低。由于第一双极晶体管421的发射极区域比第二双极晶体管422的发射极区域更大(在这个示例中为八倍大、但是其他因子也是可能的)，所以跨第一双极晶体管的电压降可以充分小于跨第二双极晶体管422的电压降。在低于感测电压的目标值的感测电压的某个电平处，第一内部电压471因而可以等于第二内部电压472。感测电压的这个电平可以对应于带隙比较器400的预定义的阈值，并且可以取决于(例如，经由如下而被预定义)电阻器423的电阻(和/或取决于连接在带隙内核420和感测端子401之间的带隙比较器的电阻器402，403，404，405的电阻)和/或带隙内核420的第一双极晶体管421和第二双极晶体管422的相应发射极区域。换句话说，在其中第一内部电压等于第二内部电压(并且这与带隙内核的关闭状态不同)的操作状态下，第二双极晶体管422的发射极处于与电阻器423的第二端子相同的电势。当在感测端子401处感测到的电压进一步降低时，第一内部电压471可以变得比第二内部电压472更小。

可以通过差分放大器430检测第一内部电压降低到第二内部电压以下以及由此检测感测电压下降到带隙比较器400的预定义阈值以下。为此，第一内部电压471被连接到差分放大器430的第一输入晶体管并且第二内部电压472被连接到差分放大器430的第二输入晶体管。当第一内部电压471大于第二内部电压472时，差分放大器430的输出电压473可以比当第一内部电压471小于第二内部电压472时变得更大(例如，更接近感测电压)。当第一内部电压471大于第二内部电压472时，输出放大器450可以反向地放大差分放大器430的输出电压473，使得第一反相器460-1的输入电压变得更小。由于三个反相器460-1，460-2，460-3串联连接，所以在第一反相器460-1的输入处的低电压可以导致在第三反相器460-3的输出处的高电压(例如接近感测电压)。

综上所述，只要感测端子401处所感测到的电压大于带隙比较器400的预定义阈值，第一内部电压471就大于第二内部电压472。这使得(例如，第三反相器460-3的)带隙比较器的输出电压474处于高电平(例如，近似等于在感测端子401处感测的电压)。另一方面，当在感测端子401处所感测到的电压降低到带隙比较器400的预定义阈值以下时，第一内部电压471降低到第二内部电压472以下，这导致带隙比较器的输出电压474处于低电平(例如，近似等于带隙比较器400的地电势)。

三个反相器460-1，460-2，460-3还可以用于将输出放大器450的模拟输出信号转变为带隙比较器400的数字输出信号474，其具有明显可区分的数字电平。连接到第一反相器460-1的输入的上拉电阻器407、连接到第二反相器460-2的输入的下拉电阻器408以及连接到第三反相器460-3的输出的下拉电阻器409可以在带隙比较器400的上电(例如，启动)期间提供带隙比较器400的稳定且限定的输出信号474。例如，在上电期间，输出信号474可以处于低电平。

带隙比较器的可选磁滞回路电路包括连接在感测端子401和带隙内核420之间的电阻器402。磁滞回路电路的晶体管406(例如，p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)并联连接到电阻器402，并且可以允许取决于带隙比较器400的输出信号474而旁路电阻器402。为此，晶体管406的栅极连接到带隙比较器400的输出信号474。当输出信号474处于高电平时旁路可以被去激活，这可以导致带隙比较器400的预定义阈值比当输出信号474处于低电平并且旁路被激活时更小。可选的磁滞回路可以因此使带隙比较器400的输出信号474稳定——特别是当感测电压在带隙比较器400的预定义阈值周围变化时。

连接在差分放大器430的第一输入晶体管和感测端子401之间的可选电容器410可以在感测电压和第一内部电压471之间产生电容耦合。这可以改善带隙比较器400的动态行为。例如，可以降低带隙比较器400的响应时间(例如，当感测电压跨过预定义阈值时，带隙比较器切换其输出信号所花费的时间)。

连接在带隙内核420的电阻器423的第二端子与差分放大器430的第一输入晶体管之间的可选滤波器411可以降低第一内部电压471上的噪声，并且因此可以防止由噪声引起的带隙比较器的不期望的切换。

例如，图4中描绘了带隙比较器400的可能实现。带隙核心(例如，带隙内核420)可以定义可由放大器(例如，差分放大器430连同输出放大器450一起)感测的切换电平。输出(例如，带隙比较器的输出信号474)可以是低电平有效，以便当待监控的电源正确操作时提供高电平。可以以交叉检查比较器(例如，图3的电气设备300的比较器365-1，365-2，365-3，365-4)能够在这个电平下正确地操作的这样一种方式来选择带隙比较器的阈值。根据一个示例，由带隙比较器感测的电压的目标值(例如，电压V_{1_bg1})是1.5V(但是其他目标值也是可能的)，并且切换阈值被设置为低于目标值的20％(例如，在1.2V处，但其他切换/阈值电平也是可能的)。例如，图4示出了用于绝对电源(或其他偏置)电压检查的基于带隙的比较器。

图5示出了比较器500的电路示意图。比较器500例如可以在电气设备200、300的第二验证电路内被采用。比较器500包括带隙电压参考子电路510、电流镜像子电路520、差分输入放大器530、输出放大器540、第一反相器550-1和第二反相器550-2。

差分输入放大器530的第一晶体管531的基极可以对应于(例如是)比较器500的第一感测端子。差分输入放大器530的第二晶体管532可以对应于(例如是)第二比较器500的第二感测端子。第二比较器500被配置为检测相对于其第二感测端子的在其第一感测端子处的欠电压(和/或检测相对于其第一感测端子的在其第二感测端子处的过电压)。

为此，差分输入放大器530的输入电阻器533被耦合在第一晶体管531的源极和第二晶体管532的源极之间。带隙电压参考子电路510可以提供(例如，生成)参考电压(例如，基于带隙的参考电压)，并且将参考电流供应给电流镜像子电路520的参考晶体管521。可以通过设置可以连接在电流镜像子电路520的参考晶体管521和参考电压之间的带隙电压参考子电路510的参考电阻器511的电阻来设置参考电流的量。该参考电流可以导致镜像电流流过电流镜像子电路520的第一镜像晶体管522和/或第二镜像晶体管523。镜像电流可以来源于比较器500的供电端子501并且可以流过输入电阻器533，在那里其可以引起跨输入电阻器533的输入偏移电压。输入偏移电压可以使第一晶体管531的源极处于比差分输入放大器530的第二晶体管532的源极更高的电势处。

当施加在第一晶体管531的基极处的第一电压201小于施加在第二晶体管532的基极处的第二电压202减去输入偏移电压时，差分输入放大器530的输出电压573可以变得更小(例如更接近比较器500的地电势)。这种情形可以表示第一电压201相对于第二电压202的欠电压场景(或第二电压202相对于第一电压201的过电压场景)。

输出放大器540可以反向地放大差分输入放大器530的输出电压573，使得当第一电压201降低到第二电压202减去输入偏移电压以下时，第一反相器550-1的输入电压变大。第一反相器550-1和第二反相器550-2然后可以将第一反相器550-1的输入电压转变成具有明显可区分数字电平的数字输出信号212(例如，包括比较器500的第二验证电路的第二输出信号或第二输出信号的一部分)。因此，在第一电压201相对于第二电压202的欠电压(和/或第二电压202相对于第一电压201的过电压)的情况下，比较器的输出信号212可以处于高电平(例如，接近比较器的电源电压)，否则处于低电平(例如，接近比较器的地电势)。

为了准确地调整输入偏移电压并因此准确地调整用于将第一电压201与第二电压202进行比较的比较器500的预定义的(第二)阈值，输入电阻器533可以对应于带隙电压参考子电路510的参考电阻器511。

此外，通过将第一反相器550-1的输出电压馈送回到连接在差分输入放大器530的输入电阻器533与第一镜像晶体管533之间的比较器500的晶体管502，比较器500包括可选的磁滞回路。例如，当第一反相器550-1的输出电压处于低电平时(如在相对于第二电压202的第一电压201的欠电压的情况下和/或在相对于第一电压201第二电压202的过电压的情况下)，晶体管502不能导通，并且因此镜像电流可以降低，因为它可以仅流过第二镜像晶体管523而不流过第一镜像晶体管522。进而，这可以导致输入偏移电压的降低，使得第一电压201可能必须上升到更高的电平，以便变得比第二电压202减去现在降低的输入偏移电压更大。一旦第一电压201再次上升到高于第二电压202减去输入偏移电压，意味着第一电压201相对于第二电压202的欠电压场景(和/或第二电压202相对于第一电压201的过电压场景)已经结束，第一反相器550-1的输出电压可以切换到高电平，这进而再次导致增加的输入偏移电压。比较器500的可选磁滞回路因此可以使比较器500的输出信号212稳定——特别是当第一电压201的电平在第二电压202减去输入偏移电压周围变化时。

图6示出了星形连接的电阻网络600的电路示意图。星形连接的电阻网络600包括连接在星形连接的电阻网络600的中央节点607和地之间的公共电阻器606。此外，星形连接的电阻网络600包括多个分压器电阻器605-1，605-2，...，605-N。每个分压器电阻器连接在星形连接的电阻网络600的输入端子和中央节点607之间。换句话说，图6示出了电源域分压器的星形连接。

返回到图3，交叉检查比较器365-1，365-2，365-3，365-4每个可以包括如图5中所示的比较器500，并且可以连接到电阻分压器(例如，星形连接的电阻网络600)，以通过比较从带隙1(例如，从第一参考电压V_{ref_bg1})导出的电源域的分支与从带隙2(例如从第二参考电压V_{ref_bg2})导出的电源域的分支来提供相对检查。比较器的数量可以通过以下方式来选择：用于监控从其最小-最大操作范围的单个电源偏差的过电压和欠电压比较器。根据一个实现示例，电源域是来自每个带隙内核的2.4V和1.5V域。每个电源域的操作电压范围可以是操作范围内的±10％，并且交叉检查的切换电平可以被设置为±7％。考虑到工艺变化，可以提供3％的余量。

如果在用于供应前两个比较器365-1，365-2的电源域发生缺陷的情况下，可以可选地提供两个附加比较器(过电压和欠电压)的冗余。假设缺陷导致图3中的电压V_{2_bg1}短路到地，则供应有V_{2_bg1}的欠电压将无法用逻辑高来信号通知缺陷，因为它被供应0V。然而，供应有电压V_{1_bg2}的第四欠电压比较器365-4无论如何将触发。换句话说，可以采用比较器365-1、365-3进行欠电压检测，并且可以采用比较器365-2、365-4进行过电压检测。可以针对以下两项提供冗余：比较器可能有缺陷，或者电源可能有缺陷。

为了考虑交叉检查的精度，可以通过用基尔霍夫定律求解电路来分析图6(或图3)中描绘的一个分支域的分压器。

公式1.1：

公式1.2：

其中

在等式1.1和等式1.2中，V_{1_bg1}，V_{2_bg1}至V_{n_bg1}标示相对于地电势的连接至星形连接的电阻网络600的相应输入端子的电压。这些电压分别连接到分压器电阻器605-1，605-2至605-n。R1，R2至Rn分别标示分压器电阻器605-1，605-2至605-N的电阻。此外，V_cn标示相对于地电势的中央节点607的电压，并且R_cn标示公共电阻器606的电阻。

例如，如果将相同的切换电平标准应用于所有电源域(例如，V_{1_bg1}至V_{n_bg1})，则可以根据电源电平来确定电阻R1，R2至Rn的大小。也就是说，对于星形连接的电阻网络600，多个电压V_{1_bg1}到V_{n_bg1}中的每一个与该电压连接到的相应分压器电阻器的电阻的相应商数可以相等，如由公式2.1所示：

这可以简化公式1.2，得到公式2.2：

在等式2.2中，N标示连接到星形连接的电阻网络600的输入端子的电压的数量。

根据一个实施例，可以确定R_cn以及因此的G_T的大小以便获得V_cn＝1V(但是不同的尺寸设计也是可能的)。例如，在单个域故障的情况下，在V_{1_bg1}中(但可以被扩展到任何其他电源域)：

公式3.1：

根据一个示例，Δ_V1％可以被设置为±7％(其他值也是可能的)。与缺陷域相关的百分比变化可以反映到中央节点的电压V_cn，其具有由等式3.2给出的这样的关系(在等式2.2中代入等式3.1)。

公式3.2：

V_cn的百分比误差

可以由公式3.3给出：

这可以意味着待监控的域的数量可能会增加交叉检查比较器的精度要求。根据一个示例，可以使用三个域(例如，N＝3)，并且参考V_cn以％表示的误差可以是2.33％(从等式3.3导出)。

在图3中，每个比较器(例如，第二验证电路的比较器365-1，365-2，365-3，365-4)的功能性可以感测到(例如，星形连接的电阻网络361-1，361-2的)分压器的两个分支的星形中心(例如，中央节点)并且提供由等同于切换电平的电压组成的偏移(例如，输入偏移电压)，(例如

)。当一个域偏离其目标值多于所提及的偏移时，至少一个比较器可以触发。

偏移的符号(例如，输入偏移电压)可以定义：针对域的一个分支，域是触发过电压模式还是欠电压模式，并且针对另一个分支是反过来的。

参照一个示例，例如，V_{1_bg1}＝1.5V和Δ_V1％＝7％。过电压的切换电平继而可以是1.5V+7％*1.5V＝1.605V，参考(例如，中央节点607的)公共节点电压，其可以是1V+2.33％*1V＝1.0233V。因此，可以为比较器设计23mV的偏移(例如，输入偏移电压)。公共节点电压可以是从分压器导出的不同电压的均值。

交叉检查的总体不准确性σ_vcn,TOT可以被表达为：

主要的失配贡献者可以是分压器(例如，由方差

表达的星形连接的电阻网络361-1、361-2，由方差

表达的比较器中的输入对以及由方差

表达的定义切换阈值的输入偏移电压中反映的带隙不准确性。

切换电平的不准确性σ％(它是一个比率，在比较器的输入处被计算、在由于总体失配引起的误差与针对被监控电源的切换所设计的偏移之间)由公式4.1给出：

根据一个示例，σ_vcn,TOT＝1.55mV，并且如已经提到的那样，偏移

这可以意味着切换电平的不准确性是一个西格玛的6.7％，由公式4.1得出。因此，由于失配贡献者而引起的切换电平变化可以是，例如：

Δ_{V1％,variation}＝Δ_V1％±(3σ_％*Δ_V1％)＝±7％±1.4％

这可以意味着交叉检查比较器(例如，比较器365-1，365-2，365-3和/或365-4)相对于电源域的切换电平的不准确性为低(因为它是百分比的百分比)。

图7示出了集成电路700的框图。集成电路700包括被配置为提供第一带隙参考电压703的第一带隙电压参考子电路722。此外，集成电路700包括被配置为提供第二带隙参考电压704的第二带隙电压参考子电路723。此外，集成电路700包括电压调节器子电路721，电压调节器子电路721被配置为使用第一带隙参考电压703导出第一电源电压701，并且使用第二带隙参考电压704导出第二电源电压702。此外，集成电路700包括带隙比较器子电路731，带隙比较器子电路731被配置为从第一电源电压701导出第一内部电压771和第二内部电压772。相对于降低的第一电源电压701，第一内部电压771以比第二内部电压772更高的速率降低。带隙比较器子电路731被配置为将第一内部电压771与第二内部电压772进行比较，并且通过第一输出信号711指示第一内部电压771和第二内部电压772中的哪一个比另一个大。另外，集成电路700包括比较器子电路765，比较器子电路765被配置为比较第一电源电压701和第二电源电压702，并且通过第二输出信号712指示第一电源电压和第二电源电压之间的偏差大于预定义阈值。

集成电路700允许监控可以从集成电路700内生成的(独立的)带隙参考电压703，704导出的电源电压701，702。这可以增强集成电路的操作可靠性。带隙比较器子电路731可以执行第一电源电压701的绝对检查，意味着对第一电源电压701的电平和地电势进行比较。这可以通过以使得相对于降低的第一电源电压701，第一内部电压771以比第二内部电压772更高的速率降低的方式从第一电源电压701导出第一内部电压771和第二内部电压772来实现。通过比较第一内部电压771和第二内部电压772，第一电源电压701的绝对电平随后可以被确定和/或与预定义的(第一)阈值进行比较。

比较器子电路765可以将第一电源电压701与第二电压702进行比较，并且因此可以执行第一电源电压701和第二电源电压702之间的相对检查(或交叉检查)。这可以放松制造容限并因此降低集成电路200的制造成本和/或尺寸。为了达到绝对检查的可接受的不准确性，执行电压的绝对检查(例如，参考地电势)本身可能要求用于带隙比较器子电路731的较小制造容限。另一方面，为了达到相对检查的可接受的不准确性，第一电源电压701和第二电源电压702之间的相对检查本身可以允许比较器子电路765的较大制造容限，或者相对检查比绝对检查可能更容易实现，使得可以以较小的努力达到比较器子电路765的较低制造容限。

因此，带隙比较器子电路731的绝对检查可以以比比较器子电路765的相对检查更高的不准确性被执行。对于与带隙比较器子电路731的不准确性相对应的不确定性，带隙比较器子电路731的绝对检查继而可以经由第一输出信号711指示第一电源电压701的绝对电平是否在预定义的第一容限范围内。为了避免由于第一电压701的绝对检测的较高不准确性而导致的误警报，可以使带隙比较器子电路731的第一容限范围较宽。

对于与比较器子电路765的较低不准确性相对应的较低不确定性，比较器子电路765的相对检查可以经由第二输出信号712指示第一电源电压701与第二电源电压702之间的偏差是否小于预定义的第二容限范围(或预定义的第二阈值)。假定在大多数情况下，在集成电路700内仅存在单个错误(例如，第一电源电压或第二电源电压可能偏离其相应的目标值过多)，通过绝对检查和相对检查二者可以指示第一电源电压701和第二电源电压702(参考地电势)都在其相应的容限范围内。该结果可以在比较器子电路765的较低不准确性下给出。

带隙比较器子电路731例如可以包括用于导出第一内部电压771和第二内部电压772的带隙内核720。带隙比较器子电路731可以进一步包括用于比较第一内部电压与第二内部电压并且用于提供第一输出信号711的内部比较器750。第一带隙电压参考子电路722和第二带隙电压参考子电路723可以各自包括自己的带隙内核，用于分别提供第一带隙参考电压703和第二带隙参考电压704。

根据一些示例，带隙比较器子电路731以及第一带隙电压参考子电路722和第二带隙电压参考子电路723包括彼此对应的相应带隙内核。这可以导致相对于集成电路700的温度和/或制造变化而言的第一电源电压701和第二电源电压702的相关性以及在第一电源电压701与带隙比较器子电路731的预定义阈值之间的相关性。进而，这可以增强如图8中所描绘的第一电源电压701和第二电源电压702的监控的准确性，图8示出了在相关电压800的使用的情况下放松的比较器要求。例如，在温度和工艺差别上可以达到2％而不是7％。换句话说，由于温度(和/或制造)变化，第一电源电压701和第二电源电压702二者各自都可以最大变化它们相应目标值的7％。然而，由于它们的相关性，第一电源电压701和第二电源电压702相对于彼此可以仅改变2％。因此，可以降低在比较器子电路765处比较第一电源电压701与第二电源电压702的不准确性。通过将第一电源电压701和/或第二电源电压702与比较器(或多个比较器)的输入偏移电压和/或与比较器子电路765的ADC(或多个ADC)的ADC参考电压相关，可以达到进一步的不准确性的降低。这在图8中通过在温度上随着缩放的输入偏移电压(或缩放的ADC参考电压)而相等地(或类似地)变化的缩放的第一电源电压来图示出。为此，比较器子电路765可以包括具有输入偏移电压的比较器和/或具有由与第一带隙电压参考子电路722和/或第二带隙电压参考子电路723的带隙内核相对应的带隙内核所生成的参考电压的ADC。而且，第一电源电压701可以相对于温度(和/或制造)变化而与带隙比较器子电路731的预定义的(第一)阈值相关。这可以降低将第一电源电压701与带隙比较器子电路731的预定义(第一)阈值进行比较的不准确性，并且在图8中通过随着带隙比较器的缩放的预定义阈值而相等地(或类似地)变化的缩放的第一电源电压来图示。

比较器子电路765可以被配置为检测第一电源电压701相对于第二电源电压702的过电压(或反之亦然)。集成电路700可以包括附加的比较器子电路，以检测第一电源电压701相对于第二电源电压702的欠电压(或反之亦然)。集成电路700可以包括用于冗余的其它附加比较器子电路765。

比较器子电路765的供电端子可以可选地连接到第一电源电压701。这可以改善集成电路700的操作可靠性，因为可以通过带隙比较器子电路731检测到比较器子电路765的电源电压701的故障(例如，过低的电源电压)，该故障会导致比较器子电路765的不可靠操作。

第一输出信号711和/或第二输出信号712可以各自是可以提供给集成电路700的其他电路装置和/或提供给集成电路700的用户的警告信号、重置信号、诊断信号和/或中断信号。此外，可以将第一输出信号711和第二输出信号712进行组合以导出第三输出信号，如在图2的电气设备200的上下文中所解释的。

图9示出了用于监控电压的方法900的流程图。方法900包括提供910第一电压和第二电压。此外，方法900包括从第一电压导出920第一内部电压和第二内部电压。相对于降低的第一电压，第一内部电压以比第二内部电压更高的速率降低。此外，方法900包括比较930第一内部电压和第二内部电压。此外，方法900包括基于第一内部电压与第二内部电压的比较来生成940第一输出信号。此外，方法900包括比较950第一电压和第二电压。此外，方法900包括基于第一电压与第二电压的比较来生成960第二输出信号。此外，如果第一输出信号和第二输出信号中的至少一个指示第一电压和第二电压中的至少一个在预定义容限范围之外，则方法900包括生成970第三输出信号。

根据方法900，可以执行第一电压(例如，相对于地电势)的绝对检查以及在第一电压和第二电压(例如，相对于彼此)之间的相对检查。这可以提高电压监控的准确性，这继而可以提供根据方法900监控其电压的电气设备的更高的操作稳定性和/或更高可用性。

附加地，方法900可以包括提供第一带隙内核、第二带隙内核和第三带隙内核。第一带隙内核、第二带隙内核和第三带隙内核可以彼此对应。此外，方法900可以包括使用第一带隙内核来生成第一参考电压。此外，方法900可以包括使用第二带隙内核来生成第二参考电压。此外，方法900可以包括从第一参考电压导出第一电压并且从第二参考电压导出第二电压。此外，方法900可以包括使用第一带隙内核来导出第一内部电压和第二内部电压。

这可以导致相对于温度和/或制造变化而言的在第一电压和第二电压之间的相关性，这可以降低在比较第一电压和第二电压时的不准确性。而且，这也可以导致第一电压与第一电压与之比较的预定义阈值之间的相关性。例如，当第一内部电压和第二内部电压相等时，第一电压可以处于预定义阈值处。由于相关性，第一电压的绝对检查(可以通过比较第一内部电压和第二内部电压来执行)可以不易受到根据本发明的方法900监控其电压的电气设备的温度和/或制造变化的影响。这可以增加电气设备的操作可靠性和/或操作可用性。

当执行方法900时生成的第三输出信号可以是警告信号、重置信号、诊断信号和/或中断信号，其可以被提供给电气设备的其他电路装置和/或电气设备的用户。

本公开的一些示例涉及具有功能安全性的传感器的电源诊断。这可以包括参考带隙电路的绝对检查(例如，2％的准确度)，并且可以包括在不同电源域之间的显著更准确的交叉检查(例如，0.2％)(例如，可以用诸如制造努力之类的更低的努力实现0.2％)。交叉检查可以在每个电源发生器的指定操作范围内操作，并且可以进行相对比较，而不是与地的绝对比较。可以在基于带隙的参考电压、电源发生器和重置或过电压比较器之间使用相关性(工艺差别和温度)，以允许准确的交叉检查。

其他示例涉及专用模数转换器，其可以被复用以检查不同的域。这可以提供灵活的使用。然而，EMC鲁棒性可能会被降低，可能发生折叠效应，其面积可能不会更小，并且在架构上可能更复杂。

与一个或多个先前详述的示例和附图一起提及和描述的各个方面和特征也可以与一个或多个其他示例进行组合以便替换其他示例的相似特征或者以便将特征附加地引入到其他示例。

当在计算机或处理器上执行计算机程序时，示例还可以是或者涉及具有用于执行上述方法中的一个或多个方法的程序代码的计算机程序。上述各种方法的步骤、操作或过程可以由编程的计算机或处理器执行。示例还可以涵盖诸如数字数据存储介质的程序存储设备，该数字数据存储介质是机器、处理器或者计算机可读的并且对机器可执行的、处理器可执行的或者计算机可执行的指令程序进行编码。这些指令执行或导致执行上述方法的一些或全部动作。程序存储设备可以包括或者可以是例如数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器或光可读数字数据存储介质。进一步的示例还可以涵盖被编程为执行上述方法的动作的计算机、处理器或控制单元，或者被编程为执行上述方法的动作的(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA)或(现场)可编程门阵列((F)PGA)。

说明书和附图仅仅说明了本公开的原理。此外，本文所记载的所有示例主要旨在明确地仅用于教学目的，以帮助读者理解发明人为促进现有技术所贡献的本公开的原理和概念。本文中记载本公开的原理、方面和示例的所有陈述及其具体示例旨在包含其等同物。

执行特定功能的被标示为“用于......的装置”的功能块可以指被配置为执行特定功能的电路。因此，“用于...的装置”可被实现为“被配置为或适合于...的装置”，诸如被配置为或适合于相应任务的设备或电路。

包括被标记为“装置”、“用于提供传感器信号的装置”、“用于生成发射信号的装置”等的任何功能块的图中示出的各种元件的功能可以以诸如“信号提供器”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等的专用硬件以及能够与适当的软件相关联地执行软件的硬件来实现。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个个体处理器来提供，其中的一些或全部可以被共享。然而，术语“处理器”或“控制器”到目前为止并不限于仅能够执行软件的硬件，而是可以包括数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。传统的和/或定制的其他硬件也可以被包括在内。

例如，框图可以例示实现本公开的原理的高级电路图。类似地，流程图表、流程图、状态转换图、伪代码等可以表示各种过程、操作或步骤，其可以例如基本上以计算机可读介质来表示，并且由计算机或处理器来执行——无论是否明确地示出这样的计算机或处理器。说明书或权利要求书中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的各个动作的装置的设备来实现。

应该理解的是，除非另外明确地或暗示地说明——例如出于技术原因，否则说明书或权利要求书中公开的多个动作、过程、操作、步骤或功能的公开可能不被解释为在特定的顺序内。因此，多个动作或功能的公开将不会将这些限制为特定的顺序，除非这些动作或功能出于技术的原因而不可互换。此外，在一些示例中，单个动作、功能、过程、操作或步骤可以包括或可以分别被分成多个子动作、子功能、子过程、子操作或子步骤。除非被明确地排除，否则这样的子动作可以被包括在内并且是该单个动作的公开的一部分。

此外，以下权利要求由此被并入到详细描述中，其中每个权利要求可以独立作为单独的示例。尽管每个权利要求可以独立作为单独的示例，但是应该注意的是——虽然从属权利要求可以在权利要求中是指与一个或多个其他权利要求的特定组合——但是其他示例还可以包括该从属权利要求与每个其他从属权利要求或独立权利要求的主题的组合。这样的组合在本文中被明确提出——除非声明特定的组合不是所预期的。此外，即使权利要求不是直接从属于独立权利要求，也意图将该权利要求的特征也包括到任何其他独立权利要求中。

Claims (22)

1.一种电气设备(200)，包括：

供电电路(220)，被配置为提供第一电压(201)和第二电压(202)；

第一验证电路(230)，包括用于所述第一电压(201)的输入端子，并且被配置为从所述第一电压(201)导出第一内部电压和第二内部电压，比较所述第一内部电压与所述第二内部电压，并且基于所述第一内部电压与所述第二内部电压的比较来生成第一输出信号(211)；

第二验证电路(260)，包括用于所述第一电压(201)的第一输入端子和用于所述第二电压(202)的第二输入端子，并且被配置为将所述第一电压(201)与所述第二电压(202)进行比较，并且基于所述第一电压(201)与所述第二电压(202)的比较来生成第二输出信号(212)；以及

组合电路(290)，被配置为如果所述第一输出信号和所述第二输出信号中的至少一个指示所述第一电压和所述第二电压中的至少一个在预定义容差范围之外，则生成第三输出信号(213)。

2.根据权利要求1所述的电气设备(200)，其中，所述第一验证电路(230)被配置为从所述第一电压(201)导出所述第一内部电压和所述第二内部电压，使得相对于降低的第一电压(201)，所述第一内部电压以比所述第二内部电压更高的速率降低。

3.根据权利要求1或2所述的电气设备(200)，其中，所述第一验证电路(230)包括带隙比较器(331，400)，所述带隙比较器(331，400)被配置为从所述第一电压(201)导出第一内部电压(471)和第二内部电压(472)并且将所述第一内部电压与所述第二内部电压进行比较，其中所述带隙比较器(331，400)的感测端子和供电端子都连接到所述第一电压(201)。

4.根据权利要求3所述的电气设备(200)，其中，所述带隙比较器(331，400)的带隙内核(420)包括第一双极晶体管(421)和第二双极晶体管(422)以及电阻器(423)，其中所述第一双极晶体管(421)的基极处于与所述第二双极晶体管(422)的基极相同的电势，其中所述第一双极晶体管(421)的发射极连接到所述电阻器(423)的第一端子，其中所述第一内部电压(471)对应于所述电阻器(423)的第二端子的电势，其中所述第二内部电压(472)对应于所述第二双极晶体管(422)的发射极的电势。

5.根据权利要求1-2和4中任一项所述的电气设备(200)，其中，所述第一验证电路(230)被配置为基于所述第一电压(201)是否下降到预定义阈值以下来生成所述第一输出信号(211)，其中在所述预定义阈值处，所述第一内部电压(471)等于所述第二内部电压(472)。

6.根据权利要求1-2和4中任一项所述的电气设备(200)，其中，所述第二验证电路(260)包括连接到所述第一电压(201)的供电端子。

7.根据权利要求1-2和4中任一项所述的电气设备(200)，其中，所述第一验证电路(230)被配置为基于所述第一电压(201)是否下降到预定义阈值以下来生成所述第一输出信号(211)，其中如果所述第一电压(201)下降到所述预定义阈值以下，则所述第二验证电路(260)变成不可操作。

8.根据权利要求1-2和4中任一项所述的电气设备(200)，其中，所述第一验证电路(230)被配置为基于所述第一电压(201)是否下降到预定义的第一阈值以下来生成所述第一输出信号(211)，

其中，所述第二验证电路(260)被配置为基于所述第一电压(201)是否偏离所述第二电压(202)多于预定义的第二阈值来生成所述第二输出信号(212)，

其中，所述第一电压(201)的目标值与所述第一阈值之间的差值至少是所述第二阈值的两倍大。

9.根据权利要求3所述的电气设备(200)，其中，所述供电电路(220)包括被配置为提供参考电压的第一带隙电压参考子电路，其中所述供电电路被配置从所述参考电压导出所述第一电压201，其中所述第一带隙电压参考子电路的带隙内核对应于所述带隙比较器(331，400)的带隙内核。

10.根据权利要求9所述的电气设备(200)，其中，所述第一带隙电压参考子电路的带隙内核的电路对应于所述带隙比较器(331，400)的带隙内核(420)的电路。

11.根据权利要求9或10所述的电气设备(200)，其中，所述第一带隙电压参考子电路的带隙内核的电路元件的尺寸与所述带隙比较器(331，400)的带隙内核(420)的对应电路元件的对应尺寸相差小于2倍的因子。

12.根据权利要求9或10所述的电气设备(200)，其中，所述供电电路(220)包括被配置为提供第二参考电压的第二带隙电压参考子电路，其中所述供电电路被配置为从所述第二参考电压导出所述第二电压(202)，其中所述第二带隙电压参考子电路的带隙内核对应于所述第一带隙电压参考子电路的带隙内核。

13.根据权利要求1-2、4和9-10中任一项所述的电气设备(200)，其中，所述第二验证电路(260)包括第一比较器，其中所述第一比较器的第一感测端子连接到所述第二验证电路(260)的第一输入端子并且所述第一比较器的第二感测端子连接到所述第二验证电路(260)的第二输入端子，其中所述第一比较器的输入偏移电压对应于用于比较所述第一电压(201)与所述第二电压(202)的预定义阈值。

14.根据权利要求13所述的电气设备(200)，其中，所述输入偏移电压由所述第二验证电路(260)的带隙电压参考子电路(510)和跨在耦合于所述第一比较器的所述第一感测端子和所述第二感测端子之间的所述第一比较器的输入电阻器(533)上的所述第二验证电路(260)的电流镜像子电路(520)来生成。

15.根据权利要求14所述的电气设备(200)，其中，所述第一比较器的所述输入电阻器(533)对应于所述第二验证电路(260)的所述带隙电压参考子电路(510)的参考电阻器(511)，其中所述参考电阻器(511)被配置为生成所述电流镜像子电路(520)的参考电流，其中所述电流镜像子电路(520)的镜像电流流经所述输入电阻器(533)。

16.根据权利要求13所述的电气设备(200)，其中，所述第二验证电路(260)包括第二比较器，其中所述第二比较器的第一感测端子连接到所述第二验证电路(260)的第一输入端子并且所述第二比较器的第二感测端子连接到所述第二验证电路(260)的第二输入端子。

17.根据权利要求16所述的电气设备(200)，其中，所述第二验证电路(260)的所述第一比较器的供电端子连接到所述第一电压(201)，其中所述第二验证电路(260)的所述第二比较器的供电端子连接到所述第二电压(202)。

18.根据权利要求16或17所述的电气设备(200)，其中，所述第一比较器被配置为基于所述第一电压(201)是否超过所述第二电压(202)多于所述预定义阈值而生成所述第二输出信号(212)，

其中所述第二比较器被配置为基于所述第一电压(201)是否下降到所述第二电压(202)以下多于所述预定义阈值而生成所述第二输出信号(212)。

19.根据权利要求1-2、4、9-10和14-17中任一项所述的电气设备(200)，其中，所述第二验证电路(260)包括模数转换器，其中所述模数转换器的输入采样端子连接到所述第二验证电路(260)的所述第一输入端子，其中所述模数转换器的参考电压由所述电气设备(200)的带隙内核生成。

20.根据权利要求9所述的电气设备(200)，其中，所述供电电路(220)被配置为从由所述供电电路(220)的所述带隙电压参考子电路提供的所述参考电压导出多个电压，

其中所述第二验证电路(260)包括星形连接的电阻网络(600)，

其中所述多个电压中的每一个连接到所述星形连接的电阻网络(600)的相应输入端子，

其中所述星形连接的电阻网络(600)的中央节点(607)连接到所述第二验证电路(260)的比较器的感测端子。

21.一种集成电路(700)，包括：

第一带隙电压参考子电路(722)，被配置为提供第一带隙参考电压(703)；

第二带隙电压参考子电路(723)，被配置为提供第二带隙参考电压(704)；

电压调节器子电路(721)，被配置为使用所述第一带隙参考电压(703)导出第一电源电压(701)以及使用所述第二带隙参考电压(704)导出第二电源电压(702)；

带隙比较器子电路(731)，被配置为从所述第一电源电压(701)导出第一内部电压(771)和第二内部电压(772)，其中相对于降低的第一电源电压(701)，所述第一内部电压(771)以比所述第二内部电压(772)更高的速率降低，其中所述带隙比较器子电路(731)被配置为将所述第一内部电压(771)与所述第二内部电压(772)进行比较并且通过第一输出信号(711)指示所述第一内部电压和所述第二内部电压中的哪一个大于另一个；以及

比较器子电路(765)，被配置为比较所述第一电源电压(701)与所述第二电源电压(702)，并且通过第二输出信号(712)指示所述第一电源电压和所述第二电源电压之间的偏差大于预定义阈值。

22.一种用于监控电压的方法(900)，所述方法(900)包括：

提供(910)第一电压和第二电压；

从所述第一电压导出(920)第一内部电压和第二内部电压，其中相对于降低的第一电压，所述第一内部电压以比所述第二内部电压更高的速率降低；

比较(930)所述第一内部电压与所述第二内部电压；

基于所述第一内部电压与所述第二内部电压的比较来生成(940)第一输出信号；

比较(950)所述第一电压与所述第二电压；

基于所述第一电压与所述第二电压的比较来生成(960)第二输出信号；以及

如果所述第一输出信号和所述第二输出信号中的至少一个指示所述第一电压和所述第二电压中的至少一个在预定义容差范围之外，则生成(970)第三输出信号。

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