CN109257036B - 一种带电压检测的por电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带电压检测的POR电路，一种带电压检测的POR电路，其特征在于，包括：脉冲产生电路、电压检测电路和滤波电路；其中，所述脉冲产生电路用于在电源上电时产生一个正脉冲信号；所述电压检测电路用于检测电源电压；所述滤波电路用于滤除上电过程中可能产生的尖峰毛刺。本发明的带电压检测的POR电路具有面积和功耗小、上电复位可靠的特点，即使在电源电压下降并迅速上电时也能产生稳定的复位信号。

Description

一种带电压检测的POR电路

技术领域

本发明涉及POR电路技术领域，尤其涉及一种带电压检测的POR电路。

背景技术

传统的POR(Power On Reset circuit)电路主要由RC网络组成，如附图1 所示，电阻R和电容C组成充放电电路，在电源电压上升过程中，通过电阻 R对电容C充电，电容上极板电压开始为零，POR输出高电平复位信号，随着电容C不断被充电，电容上极板电压上升至后一级反相器翻转电压后，POR 产生复位结束信号。此电路结构简单，但是抗干扰能力差，对电源上电速度也有很高的要求，电源上电时间必须小于RC时间常数，否则无法产生高电平复位信号。电源电压如果有较大的纹波同样有可能导致POR产生复位信号，引起IC非正常工作。

传统的POR电路无电压检测功能，当电源电压下降至某一个电压时，不会产生复位信号。同时，很多其他带电压检测的POR电路在电源电压突然下降并且快速上升时不能产生复位信号，本文针对以上各种不足提出了一种新的 POR电路结构。

发明内容

为了解决现有技术中传统的POR电路无电压检测功能，以及一些带电压检测的POR电路也无法在电源电压突然下降并且快速上升时产生复位信号的问题，本发明提出一种新的带电压检测的POR电路。

本发明提供了一种带电压检测的POR电路，其特征在于，包括：脉冲产生电路、电压检测电路和滤波电路；其中，所述脉冲产生电路用于在电源上电时产生一个正脉冲信号；所述电压检测电路用于检测电源电压；所述滤波电路用于滤除上电过程中可能产生的尖峰毛刺。

进一步的，所述电压检测电路用于检测电源电压，具体为：当电源电压低于电压检测电路设定值时输出高电平，当电源电压高于设定值时输出低电平。

进一步的，所述脉冲产生电路和所述电压检测电路由四个PMOS管、八个NMOS管和两个电容组成。由两个PMOS管、两个NMOS管和一个电容组成；所述电压检测电路由一个PMOS管、和5个NMOS管组成；所述滤波电路由三个反相器、一个或非门和一个电容组成。

优选的，所述电压检测电路还包括检测电压调节端，用于控制电压检测点的电压值。

更进一步的，所述POR电路中的所述脉冲产生电路和所述电压检测电路的具体结构为：第一PMOS管的源极连接电源VDD，栅极连接第二PMOS管的栅极和地端，漏极接所述第二PMOS管的源极，所述第二PMOS管的漏极接第一NMOS管的漏极和栅极、第一电容的下极板、第三PMOS管的栅极以及第八NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一电容的上极板接电源VDD，所述第八NMOS管的栅极和源极短接后接地，所述第三 PMOS管的源极接电源VDD，所述第三PMOS管的漏极接第二NMOS管的漏极、第五NMOS管的漏极、第二电容的上极板、第四PMOS管的栅极以及第七NMOS管的栅极，所述第二NMOS管的栅极与第三NMOS管的栅极以及第四NMOS管的栅极短接后连接到电源VDD，所述第二NMOS管的源极连接所述第三NMOS管的漏极、所述第五NMOS管的源极以及第六NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的源极连接所述第六NMOS管的源极以及所述第四NMOS管的漏极，所述第四NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的栅极和所述第六NMOS管的栅极分别连接至检测电压调节端V<1>和V<0>，所述第二电容的下极板接地，所述第四PMOS管的源极连接电源VDD，所述第七NMOS管的源极接地，所述第四PMOS管的漏极连接所述第七NMOS管的漏极并作为脉冲产生电路的脉冲输出端与滤波电路输入端连接。

优选的，所述POR电路中的所述滤波电路的具体结构为：第一反相器的输入端作为滤波电路的输入端与脉冲产生电路的输出端连接，所述第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端以及或非门的一个输入端，所述第二反相器的输出端连接第三电容的上极板以及第三反相器的输入端，所述第三电容的下极板接地，所述第三反相器的输出端连接所述或非门的另一个输入端，所述或非门的输出端作为整个POR电路的输出端。

与现有技术相比，本发明的POR电路可以达到有益效果为：

1、上电复位可靠。对电源电压上电时间无要求，也就是说无论电源上电时间快或者慢，都能产生可靠的正脉冲复位信号，当电源上电速度较快时，利用两级RC延时电路产生正脉冲信号，当电源上电速度较慢时，利用电压检测电路来产生复位信号。

2、电源电压下降并迅速上电时也能产生稳定的复位信号。电源电压下降然后迅速上升的情况很容易发生在IC为电池供电的时候，在放置电池的时候用手将电池按下的一瞬间经常出现。

3、面积和功耗非常小。传统POR+LVR模式，LVR功耗较大且面积也比较大，而本文的POR电路，不仅有电压检测功能，并且静态电流非常小，面积也非常小。

附图说明

图1现有技术中传统POR电路的电路图。

图2本发明提供的带电压检测的POR电路的结构框图；

图3本发明提供的带电压检测的POR电路的整体电路图；

图4本发明POR电路未加N8管在电源电压下降至零然后迅速上升时的仿真结果；

图5本发明POR电路加入N8管在电源电压下降至零然后迅速上升时的仿真结果；

图6本发明POR电路在电源快速上电时的仿真结果；

图7本发明POR电路在电源慢速上电时的仿真结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示为本发明带电压检测的POR电路的结构框图。本发明提出的 POR电路由三部分组成，分别为脉冲产生电路、电压检测电路和滤波电路。脉冲产生电路在电源上电时产生一个正脉冲信号，电压检测电路能检测电源电压，当电源电压低于电压检测电路设定值时输出高电平，当电源电压高于设定值时输出低电平。故当电源电压上升过程中，输出电压为一正脉冲复位信号。滤波电路滤除上电过程中可能产生的尖峰毛刺。普通POR在电源上电速度非常慢时，无法产生复位信号，并且电源掉电时也不会产生复位信号。而发明提出的POR电路，通过两级RC充放电电路及电压检测，使电压检测电路在电源电压上升至设定值前产生高电平，上升至设定的电压值后产生低电平，对电源电压上电速度无任何要求。

如图3所示为本文POR电路整体电路图。电压检测电路包含在脉冲产生电路里，脉冲产生电路和电压检测电路由PMOS管P1～P4管、NMOS管N1～N8 管和电容C1～C2组成。滤波电路由反相器INV1～INV3、或非门NOR和电容 C3组成。

P1和P2管并联，并且它们的栅极都接地，P1管的源极接VDD，P2管的漏极接A点，同时N1管的栅极和漏极都接A点，源极接地。电容C1的上极板接VDD，下极板接A点。N8管的漏极接A点，栅极和源极接地。P3管的源极接VDD，漏极接B点，栅极接A点。N2和N3、N4管并联，并且它们的栅极都接VDD，N2管的漏极接B点，N4管的源极接地，N5和N6管作为开关管，栅极分别接V<1>和V<0>，N5管的漏极接B点，源极接N6管的漏极，并且与N2管的源极和N3管的漏极相连，N6管的源极接N3管的源极和 N4管的漏极。电容C2上极板接B点，下极板接地。P4管与N7管组成一个反相器，它们的栅极接B点，同时P4管的漏极和N7管的漏极相连作为脉冲产生电路的输出。

脉冲产生电路的输出接滤波电路的输入，即第一反相器INV1的输入， INV1的输出接第二反相器的输入和或非门的输入。第二反相器INV2的输出接电容C3的上极板和第三反相器INV3的输入。INV3的输出接或非门的另外一个输入，或非门的输出为整个POR电路的输出。

本发明提供的带电压检测的POR电路，当电源电压下降至零然后迅速上升时，A将下降为一个负电压，由于A点电压为负时是高阻节点，当电源电压马上又上升时，B点的电压将跟随电源电压变化，为高电平，此时输出将一直为低电平，并不会产生正脉冲复位信号，如图4所示，故增加N8管，在电源正常上下电时，N8管只是一个dummy管，只有当发生上述电源电压下降至很低的电压后又迅速上升时才起作用，它将钳位A点，使A点的电压只会稍稍比零电位低，如图5所示，从而保证POR正常工作。

具体实施过程中，电压设定值为电压检测点电压。电压检测电路的电压检测点可通过CP测试时校准，调节档位V<1:0>可调节电压检测点电压，对应的 OPTION调节档位和电压检测点的关系如下表所示：

本发明实施例中提供的带电压检测的POR电路可分两种情况阐述其工作原理：

1、电源快速上电。2、电源慢速上电。

电源快速上电：电源快速上电时，通过脉冲产生电路来产生复位信号的高电平。N1管的W/L尺寸比较小，上电过程中由于电容C1两端电压不能突变，故A点电压在电源上电过程中跟随电源电压变化，大于N2、N3、N4管与P3 管组成的反相器翻转电压，即B点为低电平，此时POR输出为高电平。随着电容C1的不断充电，A点电压下降，下降至大于N2、N3、N4管与P3管组成的反相器翻转电压后，通过反相器对电容C2充电，慢慢B点为高电平，此时POR输出为低电平。完成复位信号的产生与释放。仿真结果如图6所示。

电源快速上电过程中，两级RC电路组成的延时电路产生复位信号，启动完成后，复位高电平翻转为低电平。

电源慢速上电：当电源电压上升时间几百毫秒甚至几秒时，在电源电压未达到电压检测电路设定的阈值前，由于电源电压在这个过程中较低，大于N2、 N3、N4管与P3管组成的反相器翻转电压较低，而A点电压虽然较低却依然大于N2、N3、N4管与P3管组成的反相器翻转电压，B点电压为低电平，此时POR输出为高电平。直到电源电压上升至设定的阈值后，A点电压上升至大于N2、N3、N4管与P3管组成的反相器翻转电压，通过反相器对电容C2 充电，慢慢B点为高电平，此时POR输出为低电平。完成复位信号的产生与释放。仿真结果如图7所示。

当电源电压下降时，如果下降至设定的阈值后，A点电压小于N2、N3、 N4管与P3管组成的反相器翻转电压，输出为高电平，产生复位信号，实现电压检测功能。

本发明提出的POR电路不仅带电压检测功能，且面积和功耗都非常小，其电路静态电流非常小，正常工作时功耗为1uW，上电掉电复位非常可靠。采用两级RC充放电电路不仅能在电源上电时产生正脉冲复位信号，并且还能带电压检测功能。不管电源上电快或者慢都能稳定的产生复位信号。在两级 RC充放电的高阻节点加一个栅极接地的NMOS管，保证了在VDD掉电然后又迅速上电时的可靠复位信号的产生。

虽然上面已经参考实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物) 旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种带电压检测的POR电路，其特征在于，包括：脉冲产生电路、电压检测电路和滤波电路；其中，所述脉冲产生电路用于在电源上电时产生一个正脉冲信号；所述电压检测电路用于检测电源电压；所述滤波电路用于滤除上电过程中可能产生的尖峰毛刺；

所述POR电路中的所述脉冲产生电路和所述电压检测电路的具体结构为：第一PMOS管的源极连接电源VDD，栅极连接第二PMOS管的栅极和地端，漏极接所述第二PMOS管的源极，所述第二PMOS管的漏极接第一NMOS管的漏极和栅极、第一电容的下极板、第三PMOS管的栅极以及第八NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一电容的上极板接电源VDD，所述第八NMOS管的栅极和源极短接后接地，所述第三PMOS管的源极接电源VDD，所述第三PMOS管的漏极接第二NMOS管的漏极、第五NMOS管的漏极、第二电容的上极板、第四PMOS管的栅极以及第七NMOS管的栅极，所述第二NMOS管的栅极与第三NMOS管的栅极以及第四NMOS管的栅极短接后连接到电源VDD，所述第二NMOS管的源极连接所述第三NMOS管的漏极、所述第五NMOS管的源极以及第六NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的源极连接所述第六NMOS管的源极以及所述第四NMOS管的漏极，所述第四NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的栅极和所述第六NMOS管的栅极分别连接至检测电压调节端V<1>和V<0>，所述第二电容的下极板接地，所述第四PMOS管的源极连接电源VDD，所述第七NMOS管的源极接地，所述第四PMOS管的漏极连接所述第七NMOS管的漏极并作为脉冲产生电路的脉冲输出端与滤波电路输入端连接。

2.根据权利要求1所述的POR电路，其特征在于：所述电压检测电路用于检测电源电压，具体为：当电源电压低于电压检测电路设定值时输出高电平，当电源电压高于设定值时输出低电平。

3.根据权利要求1所述的POR电路，其特征在于：所述脉冲产生电路和所述电压检测电路由四个PMOS管、八个NMOS管和两个电容组成；由两个PMOS管、两个NMOS管和一个电容组成；所述电压检测电路由一个PMOS管、和5个NMOS管组成；所述滤波电路由三个反相器、一个或非门和一个电容组成。

4.根据权利要求1所述的POR电路，其特征在于：所述电压检测电路还包括检测电压调节端，用于控制电压检测点的电压值。

5.根据权利要求1至4任一项所述的POR电路，其特征在于：所述POR电路中的所述滤波电路的具体结构为：第一反相器的输入端作为滤波电路的输入端与脉冲产生电路的输出端连接，所述第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端以及或非门的一个输入端，所述第二反相器的输出端连接第三电容的上极板以及第三反相器的输入端，所述第三电容的下极板接地，所述第三反相器的输出端连接所述或非门的另一个输入端，所述或非门的输出端作为整个POR电路的输出端。

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