CN110806777B - 低功耗小面积温度补偿的低压检测电路 - Google Patents

低功耗小面积温度补偿的低压检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，包括：电阻分压和迟滞模块；比较器模块，所述比较器模块的第一端与所述电阻分压和迟滞模块的第一端电连接；输出模块，所述输出模块的第一端与所述比较器模块的第二端电连接。本发明所提供的低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，无带隙基准电路和基准电流产生电路，大大节省了面积和功耗，电压检测点可通过OPTION进行调节，精度较高，并且带迟滞功能，通过调整分压电阻的温度系数和比较器的温度系数进行调整，电压检测点的温度系数也比较小。

Description

低功耗小面积温度补偿的低压检测电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种低功耗小面积温度补偿的低压检测电路。
背景技术
在单片机的正常工作过程中，在电池老化或者外部电源异常条件下，都有可能造成单片机电源电压下降，当电源电压下降至某个电压时，内部电路将不能正常工作或者性能故障，例如存储部分发生数据错误，模拟模块性能下降，通常单片机内部将需要实时检测电源电压，当检测到电源电压下降到设定的值时，产生复位信号，保护输出部分以免发生危险，很多时候单片机都工作在低功耗模式，特别是电池供电的应用场合，这时对单片机的整体功耗要求非常高，同时对低成本的单片机而言，芯片的面积非常关键，如何做到功耗低面积小，同时又准确的低电压检测模块显得非常重要。
而传统的低电压检测电路通常是由带隙基准电压模块产生一个基准电压，然后将该电压与电源电压的电阻分压通过比较器进行比较，从而检测电源电压，传统结构不但功耗较大，而且面积也相当大，特别是对低成本低功耗的单片机来说，这种结构显然不适用。
发明内容
本发明提供了一种低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，其目的是为了解决传统的低压检测电路的功耗大和面积大的问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，包括：
电阻分压和迟滞模块；
比较器模块，所述比较器模块的第一端与所述电阻分压和迟滞模块的第一端电连接；
输出模块，所述输出模块的第一端与所述比较器模块的第二端电连接。
其中，所述电阻分压和迟滞模块包括：
第一分压电阻，所述第一分压电阻的第一端与电源端电连接；
第二分压电阻，所述第二分压电阻的第一端与所述第一分压电阻的第二端电连接；
第三分压电阻，所述第三分压电阻的第一端与所述第二分压电阻的第二端电连接；
第四分压电阻，所述第四分压电阻的第一端与所述第三分压电阻的第二端电连接；
第五分压电阻，所述第五分压电阻的第一端与所述第四分压电阻的第二端电连接；
第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏极端与所述第五分压电阻的第二端电连接，所述第一NMOS管的源极端与接地端电连接；
第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏极端与所述第三分压电阻的第一端电连接，所述第二NMOS管的源极端与所述第三分压电阻的第二端电连接；
第三NMOS管，所述第三NMOS管的漏极端与所述第二NMOS管的源极端电连接，所述第三NMOS管的源极端与所述第四分压电阻的第二端电连接；
第四NMOS管，所述第四NMOS管的漏极端与所述第五分压电阻的第一端电连接，所述第四NMOS管的源极端与所述第一NMOS管漏极端电连接。
其中，所述比较器模块包括：
第一PMOS管，所述第一PMOS管的源极端与电源端电连接，所述第一PMOS管的栅极端与所述第一PMOS管的漏极端电连接；
第五NMOS管，所述第五NMOS管的漏极端与所述第一PMOS管的漏极端电连接，所述第五NMOS管的栅极端与所述第二分压电阻的第一端电连接；
第二PMOS管，所述第二PMOS管的源极端与所述第一PMOS管的源极端电连接，所述第二PMOS管的漏极端与所述第一PMOS管的栅极端电连接；
第三PMOS管，所述第三PMOS管的源极端与所述第二PMOS管的源极端电连接，所述第三PMOS管的栅极端与所述第二PMOS管的漏极端电连接；
第六NMOS管，所述第六NMOS管的漏极端与所述第三PMOS管的漏极端电连接，所述第六NMOS管的栅极端与电源端电连接，所述第六NMOS管的源极端与所述第五NMOS管的源极端电连接；
第七NMOS管，所述第七NMOS管的漏极端与所述第六NMOS管的源极端电连接，所述第七NMOS管的栅极端与所述第一NMOS管的栅极端电连接，所述第七NMOS管的源极端与接地端电连接；
第八NMOS管，所述第八NMOS管的漏极端与所述第二PMOS管的漏极端电连接，所述第八NMOS管的源极端与接地端电连接。
其中，所述输出模块包括：
第一比较器，所述第一比较器的输入端与EN端电连接；
第二比较器，所述第二比较器的输入端与所述第一比较器的输出端电连接，所述第二比较器的输出端分别与所述第二PMOS管的栅极端和所述第七NMOS管的栅极端电连接；
或非门电路，所述或非门电路的第一输入端分别与所述第一比较器的输出端和所述第八NMOS管的栅极端电连接，所述或非门电路的第二输入端与所述第八NMOS管的漏极端电连接；
第三比较器，所述第三比较器的输入端分别与所述或非门电路的输出端和所述第四NMOS管的栅极端电连接；
第四比较器，所述第四比较器的输入端与所述第三比较器的输出端电连接，所述第四比较器的输出端与OUT端电连接。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明的上述实施例所述的低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，无带隙基准电路和基准电流产生电路，大大节省了面积和功耗，电压检测点可通过OPTION进行调节，精度较高，并且带迟滞功能，通过调整分压电阻的温度系数和比较器的温度系数进行调整，电压检测点的温度系数也比较小。
附图说明
图1为本发明的具体电路示意图。
【附图标记说明】
1-电阻分压和迟滞模块；2-比较器模块；3-输出模块；4-第一分压电阻；5-第二分压电阻；6-第三分压电阻；7-第四分压电阻；8-第五分压电阻；9-第一NMOS管；10-第二NMOS管；11-第三NMOS管；12-第四NMOS管；13-第一PMOS管；14-第五NMOS管；15-第二PMOS管；16-第三PMOS管；17-第六NMOS管；18-第七NMOS管；19-第八NMOS管；20-第一比较器；21-第二比较器；22-或非门电路；23-第三比较器；24-第四比较器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的低压检测电路的功耗大和面积大的问题，提供了一种低功耗小面积温度补偿的低压检测电路。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，包括：电阻分压和迟滞模块1；比较器模块2，所述比较器模块2的第一端与所述电阻分压和迟滞模块1的第一端电连接；输出模块3，所述输出模块3的第一端与所述比较器模块2的第二端电连接。
本发明的上述实施例所述的低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，包括：所述电阻分压和迟滞模块1、所述比较器模块2，所述输出模块3，使低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。
其中，所述电阻分压和迟滞模块1包括：第一分压电阻4，所述第一分压电阻4的第一端与电源端电连接；第二分压电阻5，所述第二分压电阻5的第一端与所述第一分压电阻4的第二端电连接；第三分压电阻6，所述第三分压电阻6的第一端与所述第二分压电阻5的第二端电连接；第四分压电阻7，所述第四分压电阻7的第一端与所述第三分压电阻6的第二端电连接；第五分压电阻8，所述第五分压电阻8的第一端与所述第四分压电阻7的第二端电连接；第一NMOS管9，所述第一NMOS管9的漏极端与所述第五分压电阻8的第二端电连接，所述第一NMOS管9的源极端与接地端电连接；第二NMOS管10，所述第二NMOS管10的漏极端与所述第三分压电阻6的第一端电连接，所述第二NMOS管10的源极端与所述第三分压电阻6的第二端电连接；第三NMOS管11，所述第三NMOS管11的漏极端与所述第二NMOS管10的源极端电连接，所述第三NMOS管11的源极端与所述第四分压电阻7的第二端电连接；第四NMOS管12，所述第四NMOS管12的漏极端与所述第五分压电阻8的第一端电连接，所述第四NMOS管12的源极端与所述第一NMOS管9漏极端电连接。
本发明的上述实施例所述的低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，所述第一分压电阻4为R1，所述第二分压电阻5为R2，所述第三分压电阻6为R3，所述第四分压电阻7为R4，所述第五分压电阻8为R5，通过电阻对电源电压进行分压，例如设计电源电压检测点电压为1.55V，电阻分压点电压设计为1V，并且由所述第四NMOS管12产生迟滞电压，假设VOPT<1:0>＝00，电源电压远大于1.55V，此时输出为低，当电源下降至1.55V时，比较器输出翻转为低，此时反馈电压VFB为高，所述第四NMOS管12导通，此时分压点电压为VDD*(R2+R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)，此时分压点电压比所述第四NMOS管12关闭的电阻分压点高，高出的部分电压为迟滞电压，假设迟滞电压为50mV，即当电源电压再次上升时，电压要大于1.6V时，输出才会由高电平变成低电平，当输出为低电平时，所述第四NMOS管12关闭，电阻分压点电压为VDD*(R2+R3+R4+R5)/(R1+R2+R3+R4+R5)，所述第一分压电阻4和所述第二分压电阻5可以采用不同温度系数的电阻，以抵消比较器带来的温度系数的改变，使电压检测点的温度系数几乎为零，电压检测点可通过CP测试时校准，调节档位VOPT<1:0>可调节电压检测点电压，举例说明，如果需要检测的电源电压为1.5～1.6V，则可设计对应的OPTION调节档位和电压检测点的关系如下表所示：
Figure BDA0002298247240000051
其中，所述比较器模块2包括：第一PMOS管13，所述第一PMOS管13的源极端与电源端电连接，所述第一PMOS管13的栅极端与所述第一PMOS管13的漏极端电连接；第五NMOS管14，所述第五NMOS管14的漏极端与所述第一PMOS管13的漏极端电连接，所述第五NMOS管14的栅极端与所述第二分压电阻5的第一端电连接；第二PMOS管15，所述第二PMOS管15的源极端与所述第一PMOS管13的源极端电连接，所述第二PMOS管15的漏极端与所述第一PMOS管13的栅极端电连接；第三PMOS管16，所述第三PMOS管16的源极端与所述第二PMOS管15的源极端电连接，所述第三PMOS管16的栅极端与所述第二PMOS管15的漏极端电连接；第六NMOS管17，所述第六NMOS管17的漏极端与所述第三PMOS管16的漏极端电连接，所述第六NMOS管17的栅极端与电源端电连接，所述第六NMOS管17的源极端与所述第五NMOS管14的源极端电连接；第七NMOS管18，所述第七NMOS管18的漏极端与所述第六NMOS管17的源极端电连接，所述第七NMOS管18的栅极端与所述第一NMOS管9的栅极端电连接，所述第七NMOS管18的源极端与接地端电连接；第八NMOS管19，所述第八NMOS管19的漏极端与所述第二PMOS管15的漏极端电连接，所述第八NMOS管19的源极端与接地端电连接。
本发明的上述实施例所述的低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，所述第七NMOS管18、所述第一NMOS管9、所述第八NMOS管19、所述第二PMOS管15为使能管，当电路使能有效时，所述第七NMOS管18、所述第一NMOS管9导通，所述第八NMOS管19和所述第二PMOS管15关闭，通过控制MOS管的尺寸及分压电阻的总阻值大小，可以有效的降低整体的功耗，实际电路工作电流非常小，正常工作时功耗为1uW。
其中，所述输出模块3包括：第一比较器20，所述第一比较器20的输入端与EN端电连接；第二比较器21，所述第二比较器21的输入端与所述第一比较器20的输出端电连接，所述第二比较器21的输出端分别与所述第二PMOS管15的栅极端和所述第七NMOS管18的栅极端电连接；或非门电路22，所述或非门电路22的第一输入端分别与所述第一比较器20的输出端和所述第八NMOS管19的栅极端电连接，所述或非门电路22的第二输入端与所述第八NMOS管19的漏极端电连接；第三比较器23，所述第三比较器23的输入端分别与所述或非门电路22的输出端和所述第四NMOS管12的栅极端电连接；第四比较器24，所述第四比较器24的输入端与所述第三比较器23的输出端电连接，所述第四比较器24的输出端与OUT端电连接。
本发明的上述实施例所述的低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，所述比较器采用NMOS对管输入，NMOS输入对管的尺寸并不相同，其中反向输入端接VDD，反向输入所述第六NMOS管17的W/L比正向输入所述第五NMOS管14的W/L小的多，这样做的目的是可以不用基准电压产生模块，而是直接采用VDD来作为基准电压，同时，比较器的尾电流也不用基准电流源产生，而是直接将所述第七NMOS管18的栅极接ENA，当输入EN为高时，使能低压检测电路，ENA为高电平。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种低功耗小面积温度补偿的低压检测电路，其特征在于，包括：
电阻分压和迟滞模块；
所述电阻分压和迟滞模块包括：
第一分压电阻，所述第一分压电阻的第一端与电源端电连接；
第二分压电阻，所述第二分压电阻的第一端与所述第一分压电阻的第二端电连接；
第三分压电阻，所述第三分压电阻的第一端与所述第二分压电阻的第二端电连接；
第四分压电阻，所述第四分压电阻的第一端与所述第三分压电阻的第二端电连接；
第五分压电阻，所述第五分压电阻的第一端与所述第四分压电阻的第二端电连接；
第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏极端与所述第五分压电阻的第二端电连接，所述第一NMOS管的源极端与接地端电连接；
第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏极端与所述第三分压电阻的第一端电连接，所述第二NMOS管的源极端与所述第三分压电阻的第二端电连接；
第三NMOS管，所述第三NMOS管的漏极端与所述第二NMOS管的源极端电连接，所述第三NMOS管的源极端与所述第四分压电阻的第二端电连接；
第四NMOS管，所述第四NMOS管的漏极端与所述第五分压电阻的第一端电连接，所述第四NMOS管的源极端与所述第一NMOS管漏极端电连接；
比较器模块，所述比较器模块的第一端与所述电阻分压和迟滞模块的第一端电连接；
输出模块，所述输出模块的第一端与所述比较器模块的第二端电连接；
所述比较器模块包括：
第一PMOS管，所述第一PMOS管的源极端与电源端电连接，所述第一PMOS管的栅极端与所述第一PMOS管的漏极端电连接；
第五NMOS管，所述第五NMOS管的漏极端与所述第一PMOS管的漏极端电连接，所述第五NMOS管的栅极端与所述第二分压电阻的第一端电连接；
第二PMOS管，所述第二PMOS管的源极端与所述第一PMOS管的源极端电连接，所述第二PMOS管的漏极端与所述第一PMOS管的栅极端电连接；
第三PMOS管，所述第三PMOS管的源极端与所述第二PMOS管的源极端电连接，所述第三PMOS管的栅极端与所述第二PMOS管的漏极端电连接；
第六NMOS管，所述第六NMOS管的漏极端与所述第三PMOS管的漏极端电连接，所述第六NMOS管的栅极端与电源端电连接，所述第六NMOS管的源极端与所述第五NMOS管的源极端电连接；
第七NMOS管，所述第七NMOS管的漏极端与所述第六NMOS管的源极端电连接，所述第七NMOS管的栅极端与所述第一NMOS管的栅极端电连接，所述第七NMOS管的源极端与接地端电连接；
第八NMOS管，所述第八NMOS管的漏极端与所述第三PMOS管的漏极端电连接，所述第八NMOS管的源极端与接地端电连接；
所述输出模块包括：
第一反相器，所述第一反相器的输入端与EN端电连接；
第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述第一反相器的输出端电连接，所述第二反相器的输出端分别与所述第二PMOS管的栅极端和第七NMOS管的栅极端电连接；
或非门电路，所述或非门电路的第一输入端分别与所述第一反相器的输出端和所述第八NMOS管的栅极端电连接，所述或非门电路的第二输入端与所述第八NMOS管的漏极端电连接；
第三反相器，所述第三反相器的输入端分别与所述或非门电路的输出端和所述第四NMOS管的栅极端电连接；
第四反相器，所述第四反相器的输入端与所述第三反相器的输出端电连接，所述第四反相器的输出端与OUT端电连接。
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