CN109975600A - 一种零静态功耗的欠压检测电路 - Google Patents

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庄在龙
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    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16504—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the components employed
    • G01R19/16519—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the components employed using FET's

Abstract

本发明提供了一种零静态功耗的欠压检测电路，包括PMOS管PM1、PM2和PM3；NMOS管NM1和NM2；反相器I1和I2；电容CP和电源电压VDD，可应用于SOC芯片或者模拟芯片中，提供下电过程中的复位信号。本发明在正常工作状态下无静态功耗，且电源电压的阈值可以设定的很小，可在低电压环境中应用。

Description

一种零静态功耗的欠压检测电路
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种零静态功耗的欠压检测电路。
背景技术
如图1所示，常用的下电欠压检测电路结构中，使用三个串联电阻，产生分压电压，比较器正向输入端连接一个分压点，负向输入端连接参考基准电压，比较器的输出经过反相器整形，产生欠压检测信号，且为低电平时有效。同时，信号端连接NMOSNMOS管的栅极，NMOS管的漏级与分压电阻的第二个分压点连接。NMOS管的源端和第三个电阻的一端共同接地。当检测信号变为低电平后，NMOS管断开，经过第一个分压点升高，产生迟滞效应。
常用的下电检测电路结构的电阻和比较器，在正常工作中消耗直流功耗，提高电阻可以减小电阻分压部分的静态功耗，但也不可避免的增加电阻面积，在低功耗应用中不太合适。并且，在电源电压比较低的应用下，参考基准电压和比较器的工作状态很难保证，这使得这种结构在低电压应用下不太适用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种零功耗且能于低电压环境中应用的欠压检测电路。本发明的技术方案如下：
一种零静态功耗的欠压检测电路，包括：
PM1，连接电源电压VDD，输出电压Vp；
CP，与PM1串联；
CMOS反相器1，由电源电压VDD、PM2和NM1串联组成，输出电压Va；
CMOS反相器2，由电源电压VDD、PM3和NM2串联组成，输入电压Va；
二级反相器，由I1和I2串联而成，输出欠压控制信号；
CMOS反相器1、CMOS反相器2、二级反相器依次串联，输出欠压控制信号。
具体的，所述PM1的栅极(G)与漏极(D)连接且经过电容CP接地，所述PM1的源极(S)与电源电压VDD连接；所述电容CP与PM1提供电压Vp，所述PM1的栅极(G)与PM2源极(S)连接；所述PM2的栅极(G)与NM1的栅极(G)连接，且接电源电压VDD，所述PM2的漏极(D)与NM1的漏极(D)连接；所述PM3的栅极(G)与NM2的栅极(G)连接，漏极(D)与NM2漏极(D)连接，源极(S)接电源电压VDD；所述PM2的漏极(D)PM3栅极(G)连接；所述NM1的源极(S)与NM2的源极(S)接地；所述PM3的漏极与反相器I1的输入端连接；所述反相器I1的输出端与反相器I2输入端相连，所述反相器I2输出逻辑控制输出信号s_uvb。
进一步的，所述PM1阈值电压为VTHP；所述Vp＝VDD-VTHP。
基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：
1.本发明的零静态功耗的欠压检测电路，由于检测通路始终为关断状态，因此正常工作状态下时，无静态功耗。
2.本发明的零静态功耗的欠压检测电路，另外VDD的阈值VDDTH取决于PM2,NM1的尺寸，可以设定的很小，符合低电压应用环境，可以在低压条件下使用。
附图说明
图1为现有的常用下电欠压检测电路结构示意图
图2为本发明的零静态功耗的欠压检测电路的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的内容作进一步地说明,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。
如图2所示，本实施例提供了一种零静态功耗的欠压检测电路，
包括PMOS管PM1、PM2和PM3；NMOS管NM1和NM2；反
相器I1和I2；电容CP和电源电压VDD。
PM1，连接电源电压VDD，输出电压Vp；
CP，与PM1串联；
CMOS反相器1，由电源电压VDD、PM2和NM1串联组成，输出电压Va；
CMOS反相器2，由电源电压VDD、PM3和NM2串联组成，输入电压Va；
二级反相器，由I1和I2串联而成，输出欠压控制信号；
CMOS反相器1、CMOS反相器2、二级反相器依次串联，输出欠压控制信号。
具体的，PM1的栅极(G)与漏极(D)连接且经过电容CP接地，PM1的源极(S)与电源电压VDD连接。电容CP与PM1提供电压Vp，PM1的栅极(G)与PM2源极(S)连接。PM2的栅极(G)与NM1的栅极(G)连接，且接电源电压VDD，PM2的漏极(D)与NM1的漏极(D)连接。PM3的栅极(G)与NM2的栅极(G)连接，漏极(D)与NM2漏极(D)连接，源极(S)接电源电压VDD。PM2的漏极(D)PM3栅极(G)连接。NM1的源极(S)与NM2的源极(S)接地。PM3的漏极与反相器I1的输入端连接。反相器I1的输出端与反相器I2输入端相连，反相器I2输出逻辑控制输出信号s_uvb。
优选的，PM1阈值电压为VTHP，Vp＝VDD-VTHP。
基于上述的结构，本发明的零静态功耗的欠压检测电路，当电源电压VDD很高时，PM1作为二极管连接器件，其源级(S)和栅极(G)的电压差接近一个阈值电压，即Vp＝VDD-VTHP；此时PM2的栅极(G)接电源电压VDD，处于关断状态，NM1的栅极(G)接电源电压VDD，处于导通状态，从而Va为低电位。Va经过PM3和NM2的反相器后，变为高电位，再经过两级反相器I1和I2的整形，最后I2输出的控制信号s_uvb为高电平，芯片正常工作，且无静态功耗。
当VDD开始下降时，由于电容CP保持电荷，无泄放通路，电压Vp保持，当VDD降低到VDDTH，即PM2的源级电压比栅级电压高一个阈值以上的时候，PM2开始导通，当VDD进一步降低时，PM2的驱动Ids，pm2＞Ids，nm1能力大于NM1的驱动能力，Va翻转，使得PM3,NM2构成的反相器翻转，通过I1和I2的整形，最后I2输出的s_uvb变为低电平，芯片进入欠压状态。s_uvb的翻转点与PM2和NM1的尺寸选择有关，满足时，Va由低电压翻转为高电压，其中
因此可以调整PM2和NM1的尺寸来满足低电压下的电压翻转点要求。电容CP的选择取决于电荷存储的时间，寄生电容的耦合影响，在面积允许的情况下越大越好。
本发明的零静态功耗的欠压检测电路，利用电容CP的电荷存储功能，在VDD下降到设定阈值点VDDTH后，产生芯片的欠压逻辑信号，由于检测通路始终为关断状态，因此正常工作状态，无静态功耗，另外VDDTH取决于PM2和NM1的尺寸，可以设定的很小适用于低电压应用环境。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种零静态功耗的欠压检测电路，其特征在于，包括：
PM1，连接电源电压VDD，输出电压Vp；
CP，与PM1串联；
CMOS反相器1，由电源电压VDD、PM2和NM1串联组成，输出电压Va；
CMOS反相器2，由电源电压VDD、PM3和NM2串联组成，输入电压Va；
二级反相器，由I1和I2串联而成，输出欠压控制信号；
CMOS反相器1、CMOS反相器2、二级反相器依次串联，输出欠压控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种零静态功耗的欠压检测电路，其特征在于，包括电源电压VDD；所述PM1的栅极(G)与漏极(D)连接且经过电容CP接地，所述PM1的源极(S)与电源电压VDD连接；所述电容CP与PM1提供电压Vp，所述PM1的栅极(G)与PM2源极(S)连接；所述PM2的栅极(G)与NM1的栅极(G)连接，且接电源电压VDD，所述PM2的漏极(D)与NM1的漏极(D)连接；所述PM3的栅极(G)与NM2的栅极(G)连接，漏极(D)与NM2漏极(D)连接，源极(S)接电源电压VDD；所述PM2的漏极(D)PM3栅极(G)连接；所述NM1的源极(S)与NM2的源极(S)接地；所述PM3的漏极与反相器I1的输入端连接；所述反相器I1的输出端与反相器I2输入端相连，所述反相器I2输出逻辑控制输出信号s_uvb。
3.根据权利要求1所述的一种零静态功耗的欠压检测电路，其特征在于，所述PM1阈值电压为VTHP；所述Vp＝VDD-VTHP。
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