CN110501556B - 一种用于mcu的低温漂低压检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于MCU的低温漂低压检测电路，属于集成电路技术领域。特征在于：包括一个正温度系数电阻、一个负温度系数的电阻、一个MOS管、一个比较器；其中正温度系数电阻的一端连接供电电压，另一端连接负温度系数电阻的一端和比较器的正输入端，向比较器的正输入端输出分压，负温度系数电阻的另一端接地；供电电压经过MOS管偏置，由MOS管向比较器的负输入端输出一个带负温度系数的电压，作为参考电压，通过调整参考电压的负温度系数和分压的负温度系数达到相等，使比较器输出零温漂的低电压检测电压，用于确保MCU的电压在低于低电压检测电压时可靠复位。本发明能生成零温漂的低电压检测电压，并能降低整个MCU的静态功耗。

Description

一种用于MCU的低温漂低压检测电路
技术领域
本发明涉及一种用于MCU的低温漂低压检测电路，属于集成电路技术领域。
背景技术
MCU是一个复杂的系统，包括ROM、SRAM、SFR、指令运算单元以及各种外设。为了系统稳定可靠地工作，其供电电压VDD必须控制在一定电压范围内。当电压太高时，会损坏电路，电压太低则会导致晶体管工作不正常，尤其是ROM，会发生读出错误的现象。如果是一些关键设备上的MCU，如爆破装置，在上电过程或掉电过程中出现系统执行错误，就会发生不可控制的爆炸，造成巨大的损失。
低电压检测电路就是保证MCU在低电压下不工作的电路，当供电电压低于某个电压时，MCU停止工作，处于复位状态。供电电压只有高于这个电压MCU才开始工作，保证MCU稳定可靠的工作。这个电压一般被称为复位电压，复位电压的基本要求是无论在什么工作环境下都不能出现大小不一的现象。而在一般的工作环境中温度对复位电压影响较大，不同的温度低电压检测电路检测到的电压不同，这个变化通常叫温漂。在电路设计时，温漂是一个重点考虑的指标。
目前采用的低电压检测电路大多是用电阻对VDD分压，然后和一个单独的电路产生的参考电压进行比较，这样就产生两个问题，一是参考电压的温漂直接决定了低电压检测电路的温漂；另一个问题是参考电压产生电路也会有功耗，使整个系统的功耗变大。而MCU的静态功耗是一个重要的指标，静态功耗包括各部分电路的工作电流，因此需要适用于MCU的一种工作电流小、温漂小的低压检测电路。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于MCU的低温漂低压检测电路，特点是工作电流小，温漂小，工作稳定可靠。
技术方案如下：
一种用于MCU的低温漂低压检测电路，包括一个正温度系数电阻R0、一个负温度系数的电阻R1、一个MOS管M0、一个比较器COMP；其中正温度系数电阻R0的一端连接供电电压VDD，另一端连接负温度系数电阻的一端和比较器的正输入端，向比较器的正输入端输出分压V1，负温度系数电阻的另一端接地；供电电压经过MOS管偏置，由MOS管向比较器的负输入端输出一个带负温度系数的电压VGS，作为参考电压VREF，通过调整参考电压的负温度系数和分压的负温度系数达到相等，使比较器输出零温漂的低电压检测电压，用于确保MCU的电压在低于低电压检测电压时可靠复位。
进一步地，MOS管使用N沟道MOS晶体管或P沟道MOS晶体管，当使用N沟道MOS晶体管时，其源极接地、栅极和漏级短接并与偏置电流及比较器的负输入端连接；当使用P沟道MOS晶体管时，其栅极和漏极都接地，源极接偏置电流和比较器的负输入端连接。
进一步地，分压V1的负温度系数通过改变正温度系数电阻R0和负温度系数的电阻R1的比值来调整。
进一步地，参考电压VREF的负温度系数通过调整输入MOS晶体管的偏置电流Id大小，或MOS晶体管的宽长比W/L来调整。
更进一步地，偏置电流Id从比较器的偏置电路中抽取产生。
有益效果：
1)本发明通过两个不同温度系数的电阻对供电电压进行分压，并与MOS管产生的参考电压进行比较，可以生成零温漂的低电压检测电压。
2)能通过调整电阻比值、电阻温漂、偏置电流大小和MOS管长宽比等多种方法调整电路的温漂，更灵活简便，温漂更容易控制在零。
3)不需要额外电路产生参考电压，能降低整个MCU的静态功耗。
附图说明
图1为本发明使用NMOS晶体管作参考的整体电路图；
图2为本发明使用PMOS晶体管作参考的整体电路图。
其中：R0为正温度系数电阻、R1为负温度系数的电阻、M0为MOS管、COMP为比较器、VDD为供电电压、V1为分压、Id为偏置电流。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图1所示一种用于MCU的低温漂低压检测电路，包括一个正温度系数电阻R0、一个负温度系数的电阻R1、一个MOS管M0、一个比较器COMP；其中正温度系数电阻R0的一端连接供电电压VDD，另一端连接负温度系数电阻的一端和比较器的正输入端，向比较器的正输入端输出分压V1，负温度系数电阻的另一端接地；供电电压经过MOS管偏置，由MOS管向比较器的负输入端输出一个带负温度系数的电压VGS，作为参考电压VREF，通过调整参考电压的负温度系数和分压的负温度系数达到相等，使比较器输出零温漂的低电压检测电压，用于确保MCU的电压在低于低电压检测电压时可靠复位。
进一步地，MOS管使用N沟道MOS晶体管或P沟道MOS晶体管，当使用N沟道MOS晶体管时，其源极接地、栅极和漏级短接并与偏置电流及比较器的负输入端连接；当使用P沟道MOS晶体管时，其栅极和漏极都接地，源极接偏置电流和比较器的负输入端连接。
进一步地，分压V1的负温度系数通过改变正温度系数电阻R0和负温度系数的电阻R1的比值来调整，因为电阻的温度系数都较小，分压V1的温度变化也不是很大。但是通过使用两种温度系数的电阻分压，能有效增大V1的温度系数。
进一步地，参考电压VREF的负温度系数通过调整输入MOS晶体管的偏置电流Id大小，或MOS晶体管的宽长比W/L来调整，偏置电流Id＝0.5*μn*Cox*(W/L)*(VGS-VTH)2，其中Cox是单位栅电容大小、W和L分别是MOS的宽和长、μn是电子迁移率，由这个公式可以推导出VGS由阈值电压VTH和过载电压VOV两部份组成，下式中的开根号的就是VOV：
Figure BDA0002181346440000041
阈值电压VTH带有的是负温度系数，并且温度系数还较大，这是由工艺本身决定的，电路设计者无法改变，过载电压VOV公式中电子迁移率μn与温度有关，接近于T-3/2的方式减少，在Id固定的情况下，VOV是正温度系数，通过调节MOS晶体管的W/L来调节；或者在W/L不变的前提下将Id设计成正温度系数的，这样VOV可以得到较大的正温度系数，用来抵消VTH的负温度系数，达到调节VGS的温度系数的目标。
更进一步地，偏置电流Id从比较器的偏置电路中抽取产生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于MCU的低温漂低压检测电路，其特征在于：包括一个正温度系数电阻R0、一个负温度系数的电阻R1、一个MOS管M0、一个比较器COMP；其中正温度系数电阻R0的一端连接供电电压VDD，另一端连接负温度系数电阻的一端和比较器的正输入端，向比较器的正输入端输出分压V1，负温度系数电阻的另一端接地；供电电压经过MOS管偏置，由MOS管向比较器的负输入端输出一个带负温度系数的电压VGS，作为参考电压VREF，通过调整参考电压的负温度系数和分压的负温度系数达到相等，使比较器输出零温漂的低电压检测电压，用于确保MCU的电压在低于低电压检测电压时可靠复位。
2.如权利要求1所述的用于MCU的低温漂低压检测电路，其特征在于：所述的MOS管使用N沟道MOS晶体管或P沟道MOS晶体管，当使用N沟道MOS晶体管时，其源极接地、栅极和漏级短接并与偏置电流及比较器的负输入端连接；当使用P沟道MOS晶体管时，其栅极和漏极都接地，源极接偏置电流和比较器的负输入端连接。
3.如权利要求1所述的用于MCU的低温漂低压检测电路，其特征在于：所述的分压V1的负温度系数通过改变正温度系数电阻R0和负温度系数的电阻R1的比值来调整。
4.如权利要求1所述的用于MCU的低温漂低压检测电路，其特征在于：所述的参考电压VREF的负温度系数通过调整输入MOS晶体管的偏置电流Id大小，或MOS晶体管的宽长比W/L来调整。
5.如权利要求4所述的用于MCU的低温漂低压检测电路，其特征在于：所述的偏置电流Id从比较器的偏置电路中抽取产生。
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