CN109474263A - 一种上电复位电路 - Google Patents

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袁文师
陈宇
张巍
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王冠华
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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/22—Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied
    • H03K17/223—Modifications for ensuring a predetermined initial state when the supply voltage has been applied in field-effect transistor switches

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Abstract

本发明公开了一种上电复位电路，包括PNP三极管、第一和第二分压电阻、限流电阻、第一和第二NMOS管、第一和第二PMOS管以及反相器；第一分压电阻的一端与电源电压电连接，另一端分别与第二分压电阻的一端以及第二NMOS管的栅极电连接；第二分压电阻的另一端分别与PNP三极管的发射极以及第一NMOS管的栅极电连接；PNP三极管的基极和集电极均与电源地电连接；第一NMOS管的源极分别与第二NMOS管的源极以及限流电阻的一端电连接；第二NMOS管的漏极分别与第二PMOS管的漏极以及反相器的输入端电连接，反相器的输出端用于输出复位信号。本发明实现了准确的复位阈值电平，同时保证了低成本低功耗。

Description

一种上电复位电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种上电复位电路。
背景技术
随着物联网技术的发展，各式各样的集成电路被广泛应用于各种传感器节点电路中。对于传感器接口电路而言，电池供电以及多节点应用的特性要求其功耗和成本同时都比较低。作为传感器接口集成电路组成部分之一，上电复位电路也必须具有低成本与低功耗的特性。
对于上电复位电路而言，常用的实现方式主要分为延时型和电平型。RC复位电路作为延时型上电复位电路，其具有低成本低功耗的特性，但是其复位阈值电平随着工艺变化而变化，其对上电速度的要求也较高，无法满足当前传感器接口集成电路的应用需求。为了解决复位阈值电平随工艺变化的特性，在一些已有专利中，电平型上电复位电路采用NPN三极管，根据带隙基准的原理设计上电复位电路，但在大多数工艺中，采用NPN三极管意味着额外增加掩膜层，这将增加制造成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中上电复位电路无法满足传感器接口集成电路需求的缺陷，提供一种低成本低功耗的上电复位电路。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种上电复位电路，包括PNP三极管、第一分压电阻、第二分压电阻、限流电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管以及反相器；
第一分压电阻的一端与电源电压电连接，另一端分别与第二分压电阻的一端以及第二NMOS管的栅极电连接；第二分压电阻的另一端分别与PNP三极管的发射极以及第一NMOS管的栅极电连接；PNP三极管的基极和集电极均与电源地电连接；
第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极以及反相器的供电端均与电源电压电连接，第一PMOS管的栅极分别与第二PMOS管的栅极、第一PMOS管的漏极以及第一NMOS管的漏极电连接；
第一NMOS管的源极分别与第二NMOS管的源极以及限流电阻的一端电连接；第二NMOS管的漏极分别与第二PMOS管的漏极以及反相器的输入端电连接，反相器的接地端以及限流电阻的另一端均与电源地电连接，反相器的输出端用于输出复位信号。
可选地，所述反相器包括第三PMOS管和第三NMOS管；
第三PMOS管的栅极和第三NMOS管的栅极电连接，构成所述反相器的输入端；
第三PMOS管的源极构成所述反相器的供电端；
第三PMOS管的漏极和第三NMOS管的漏极电连接，构成所述反相器的输出端；
第三NMOS管的源极构成所述反相器的接地端。
可选地，所述反相器包括第三PMOS管、第三NMOS管、第四PMOS管、第四NMOS管、第五PMOS管、第五NMOS管；
第三PMOS管的栅极和第三NMOS管的栅极电连接，构成所述反相器的输入端；
第三PMOS管的源极、第四PMOS管的源极以及第五PMOS管的源极电连接，构成所述反相器的供电端；
第三PMOS管的漏极、第三NMOS管的漏极、第四PMOS管的栅极以及第四NMOS管的栅极电连接；第四PMOS管的漏极、第四NMOS管的漏极、第五PMOS管的栅极以及第五NMOS管的栅极电连接；
第五PMOS管的漏极与第五NMOS管的漏极电连接，构成所述反相器的输出端；
第三NMOS管的源极、第四NMOS管的源极以及第五NMOS管的源极电连接，构成所述反相器的接地端。
本发明的积极进步效果在于：与现有技术相比，本发明通过利用类带隙基准原理，实现了准确的复位阈值电平，同时保证了低成本低功耗，以满足传感器接口集成电路的需求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种上电复位电路的电路结构示意图。
图2为本发明实施例提供的另一种上电复位电路的电路结构示意图。
图3为本发明实施例提供的再一种上电复位电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本实施例提供一种上电复位电路，如图1所示，包括PNP三极管Q1、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、限流电阻R3、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第一PMOS管M3、第二PMOS管M4以及反相器；
第一分压电阻R1的一端与电源电压VDD电连接，另一端分别与第二分压电阻R2的一端以及第二NMOS管M2的栅极电连接；第二分压电阻R2的另一端分别与PNP三极管Q1的发射极以及第一NMOS管M1的栅极电连接；PNP三极管Q1的基极和集电极均与电源地VSS电连接；
第一PMOS管M3的源极、第二PMOS管M4的源极以及反相器的供电端均与电源电压VDD电连接，第一PMOS管M3的栅极分别与第二PMOS管M4的栅极、第一PMOS管M3的漏极以及第一NMOS管M1的漏极电连接；
第一NMOS管M1的源极分别与第二NMOS管M2的源极以及限流电阻R3的一端电连接；第二NMOS管M2的漏极分别与第二PMOS管M4的漏极以及反相器的输入端电连接，反相器的接地端以及限流电阻R3的另一端均与电源地VSS电连接，反相器的输出端VOUT用于输出复位信号。
本发明实施例提供的上电复位电路的工作原理如下：
在开始上电时，第一NMOS管M1先导通，流过第一NMOS管M1的电流大于第二NMOS管M2的电流，在电流镜第一PMOS管M3和第二PMOS管M4的作用下，VOUTB端输出的电压等于电源电压VDD。随着电源电压进一步上升，第二NMOS管M2逐步导通，当电源电压VDD的值上升到超过复位阈值电平VTH后，流过第二NMOS管M2的电流大于第一NMOS管M1的电流，此时，VOUTB端输出的电压接近电源地VSS，经由反相器实现低电平到高电平的转换，输出复位信号。
当电源电压VDD的值等于复位阈值电平VTH时，流过第二NMOS管M2的电流与第一NMOS管M1的电流相等，第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2和PNP三极管Q1与带隙基准结构原理类似：第一NMOS管M1、第二NMOS管M2和第二分压电阻R2产生正温度系数PTAT电流，PNP三极管Q1产生负温度系数电压VBE。与NPN三极管相比，在现有的集成电路工艺中，PNP三极管无需额外增加掩膜层，有助于实现低成本设计。
根据上述分析，容易推导出VTH为：
根据上述公式，调节第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的比例可实现正温度系数电压和负温度系数电压VBE之间相互补偿，进而实现复位阈值电平不随工艺的波动而波动。
第一PMOS管M3和第二PMOS管M4、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2以及用于限流的限流电阻R3实际上为比较器，用于输出与复位信号相位相反的信号。
在可选的一种实施方式中，如图2所示，反相器包括第三PMOS管M5和第三NMOS管M6。
第三PMOS管M5的栅极和第三NMOS管M6的栅极电连接，构成所述反相器的输入端；
第三PMOS管M5的源极构成所述反相器的供电端；
第三PMOS管M5的漏极和第三NMOS管M6的漏极电连接，构成所述反相器的输出端；
第三NMOS管M6的源极构成所述反相器的接地端。
本实施例中，当VOUTB端输出低电平时，第三PMOS管M5导通，第三NMOS管M6截止，VOUT端输出高电平的复位信号。
在可选的另一种实施方式中，如图3所示，反相器包括第三PMOS管M5、第三NMOS管M6、第四PMOS管M7、第四NMOS管M8、第五PMOS管M9、第五NMOS管M10。
第三PMOS管M5的栅极和第三NMOS管M6的栅极电连接，构成所述反相器的输入端；
第三PMOS管M5的源极、第四PMOS管M7的源极以及第五PMOS管M9的源极电连接，构成所述反相器的供电端；
第三PMOS管M5的漏极、第三NMOS管M6的漏极、第四PMOS管M7的栅极以及第四NMOS管M8的栅极电连接；第四PMOS管M7的漏极、第四NMOS管M8的漏极、第五PMOS管M9的栅极以及第五NMOS管M10的栅极电连接；
第五PMOS管M9的漏极与第五NMOS管M10的漏极电连接，构成所述反相器的输出端；
第三NMOS管M6的源极、第四NMOS管M8的源极以及第五NMOS管M10的源极电连接，构成所述反相器的接地端。
本实施例中，当VOUTB端输出低电平时，第三PMOS管M5导通，第三NMOS管M6截止，第四PMOS管M7截止，第四NMOS管M8导通，第五PMOS管M9导通，第五NMOS管M10截止，VOUT端输出高电平的复位信号。
本实施例中的反相器除了用于实现低电平到高电平的转换外，还可对输出信号进行整形，增大驱动能力以驱动后级数字负载。
与传统技术方案相比，本发明通过利用类带隙基准原理，实现了准确的复位阈值电平，同时保证了低成本低功耗，以满足传感器接口集成电路的需求。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种上电复位电路，其特征在于，包括PNP三极管、第一分压电阻、第二分压电阻、限流电阻、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管以及反相器；
第一分压电阻的一端与电源电压电连接，另一端分别与第二分压电阻的一端以及第二NMOS管的栅极电连接；第二分压电阻的另一端分别与PNP三极管的发射极以及第一NMOS管的栅极电连接；PNP三极管的基极和集电极均与电源地电连接；
第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极以及反相器的供电端均与电源电压电连接，第一PMOS管的栅极分别与第二PMOS管的栅极、第一PMOS管的漏极以及第一NMOS管的漏极电连接；
第一NMOS管的源极分别与第二NMOS管的源极以及限流电阻的一端电连接；第二NMOS管的漏极分别与第二PMOS管的漏极以及反相器的输入端电连接，反相器的接地端以及限流电阻的另一端均与电源地电连接，反相器的输出端用于输出复位信号。
2.如权利要求1所述的上电复位电路，其特征在于，所述反相器包括第三PMOS管和第三NMOS管；
第三PMOS管的栅极和第三NMOS管的栅极电连接，构成所述反相器的输入端；
第三PMOS管的源极构成所述反相器的供电端；
第三PMOS管的漏极和第三NMOS管的漏极电连接，构成所述反相器的输出端；
第三NMOS管的源极构成所述反相器的接地端。
3.如权利要求1所述的上电复位电路，其特征在于，所述反相器包括第三PMOS管、第三NMOS管、第四PMOS管、第四NMOS管、第五PMOS管、第五NMOS管；
第三PMOS管的栅极和第三NMOS管的栅极电连接，构成所述反相器的输入端；
第三PMOS管的源极、第四PMOS管的源极以及第五PMOS管的源极电连接，构成所述反相器的供电端；
第三PMOS管的漏极、第三NMOS管的漏极、第四PMOS管的栅极以及第四NMOS管的栅极电连接；第四PMOS管的漏极、第四NMOS管的漏极、第五PMOS管的栅极以及第五NMOS管的栅极电连接；
第五PMOS管的漏极与第五NMOS管的漏极电连接，构成所述反相器的输出端；
第三NMOS管的源极、第四NMOS管的源极以及第五NMOS管的源极电连接，构成所述反相器的接地端。
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