CN111224648A - 无静态功耗的上下电复位控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无静态功耗的上下电复位控制电路，无静态功耗的上下电复位控制电路包括上电复位控制子电路及下电复位控制子电路；所述上电复位控制子电路包括：第一开关控制单元、第一分压检测单元及锁存控制单元。所述第一分压检测单元用于分压，检测所述电源上电；若所述第一分压检测单元与所述锁存控制单元间的第一节点电压达到所述锁存控制单元的预设阈值电压，所述锁存控制单元输出复位信号，同时所述第一开关控制单元控制所述第一分压检测单元关断。本发明将电路结构优化，利用电阻分压关系，得到确定的上电检测电压点；再利用基本逻辑单元以及反馈结构，在上电复位过程完成后，关断分压检测单元，从而达到无静态功耗的目的。

Description

无静态功耗的上下电复位控制电路

技术领域

本发明涉及电子电路控制技术领域，尤其涉及一种无静态功耗的上下电复位控制电路。

背景技术

目前常用的上电复位电路为延时型上电复位电路，一般采用电阻与电容串联结构。在电源上电阶段，利用电阻电容串联来达到一定的延迟时间。经过预设延时时间后，释放上电复位信号。这种阻容串联的上电复位电路存在以下弊端1）由于是利用RC延时原理，不是对电源信号电压值进行的检测，所以没有固定的上电电压检测点。因此对于缓慢上电的电源来说，会导致预设延时时间小于实际上电时间。即上电复位电路在电源还未达到所需电压值时，就输出了复位信号。2)若设计足够大的延时来满足快慢上电的需求，则会导致需要较大的片内电阻与电容，会占用芯片较大的面积，从而导致成本增加。3)若采用固定电压检测方式，则会在上电复位完成后还有静态电流的消耗，用于维持固定电压。因此，发明一种无静态功耗的上下电复位控制电路成为该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种无静态功耗的上下电复位控制电路。

本发明公开了一种无静态功耗的上下电复位控制电路，包括上电复位控制子电路，所述上电复位控制子电路包括：第一开关控制单元、第一分压检测单元及锁存控制单元；所述第一开关控制单元分别与所述第一分压检测单元、所述锁存控制单元及电源电连接，所述第一分压检测单元与所述锁存控制单元电连接；所述第一分压检测单元用于分压，检测上电；若所述第一分压检测单元与所述锁存控制单元间的第一节点电压达到所述锁存控制单元的预设阈值电压，所述锁存控制单元输出复位信号，同时所述第一开关控制单元控制所述第一分压检测单元关断。

所述无静态功耗的上下电复位控制电路还包括下电复位控制子电路，所述下电复位控制子电路包括：第二开关控制单元、第二分压检测单元及逻辑控制单元；所述第二开关控制单元分别与所述第二分压检测单元、所述电源及所述逻辑控制单元电连接，所述逻辑控制单元分别与所述第一开关控制单元及所述锁存控制单元电连接。

所述锁存控制单元包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第一三态反相器及第一电容；所述第一反相器与所述第一分压检测单元电连接形成所述第一节点，所述第二反相器与所述第一反相器电连接形成第二节点，所述第一三态反相器与所述第二反相器电连接形成第三节点，所述第三反相器与所述第一三态反相器电连接形成第四节点，所述第五反相器与所述第三反相器电连接形成第五节点，所述第六反相器与所述第五反相器电连接形成第六节点，所述第四反相器的第一端与所述第四节点电连接，所述第四反相器的第二端分别与所述第五节点、第一电容的第一端及所述逻辑控制单元电连接，所述第一电容的第二端接地。

优选地，所述第一开关控制单元包括第一场效应管及第二电容；所述第一场效应管的源极与所述第二电容的第二端及所述电源电连接，所述第一场效应管的栅极与所述第六反相器及所述逻辑控制单元电连接，所述第一场效应管的漏极与所述第一分压检测单元电连接。

优选地，所述第一分压检测单元包括第一电阻及第二电阻；所述第一电阻的第一端与所述第一场效应管的漏极电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一反相器电连接，所述第二电阻的第二端接地。

优选地，所述逻辑控制单元包括第二三态反相器及第三电阻；所述第二三态反相器的第一端与所述第一场效应管的栅极电连接，所述第二三态反相器的第二端与所述第五节点电连接，所述第二三态反相器的第三端与所述第三电阻的第一端及所述第二开关控制单元电连接形成第七节点，所述第三电阻的第二端接地。

优选地，所述第二开关控制单元包括第二场效应管；所述第二场效应管的漏极与所述第三电阻的第一端电连接，所述第二场效应管的栅极与所述电源及所述第二分压检测单元电连接，所述第二场效应管的源极与所述第二分压检测单元电连接形成第八节点。

优选地，所述第二分压检测单元包括第四电阻及第三电容；所述第四电阻的第一端与所述电源及所述第二场效应管的栅极电连接，所述第四电阻的第二端与所述第三电容的第一端电连接，所述第三电容的第二端接地。

本发明的无静态功耗的上下电复位控制电路具有如下有益效果，本发明公开的无静态功耗的上下电复位控制电路包括上电复位控制子电路；所述上电复位控制子电路包括：第一开关控制单元、第一分压检测单元及锁存控制单元。所述第一开关控制单元分别与所述第一分压检测单元、所述锁存控制单元及电源电连接，所述第一分压检测单元与所述锁存控制单元电连接；所述第一分压检测单元用于分压，检测所述电源上电；若所述第一分压检测单元与所述锁存控制单元间的第一节点电压达到所述锁存控制单元的预设阈值电压，所述锁存控制单元输出复位信号，同时所述第一开关控制单元控制所述第一分压检测单元关断。本发明将电路结构优化，利用电阻分压关系，得到确定的上电检测电压点；再利用基本逻辑单元以及反馈结构，在上电复位过程完成后，关断分压检测单元，从而达到无静态功耗的目的。

附图说明

图1为本发明优选实施例的无静态功耗的上下电复位控制电路的原理框图；

图2为本发明优选实施例的无静态功耗的上下电复位控制电路的上电复位控制子电路的电路图；

图3为本发明优选实施例的无静态功耗的上下电复位控制电路的三态反相器的真值表；

图4为本发明优选实施例的无静态功耗的上下电复位控制电路的上电复位控制子电路及下电复位控制子电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

实施例一

请参阅图1，本发明公开的无静态功耗的上下电复位控制电路包括上电复位控制子电路1；所述上电复位控制子电路1包括：第一开关控制单元11、第一分压检测单元12及锁存控制单元13。所述第一开关控制单元11分别与所述第一分压检测单元12、所述锁存控制单元13及电源A电连接，所述第一分压检测单元12与所述锁存控制单元13电连接；所述第一分压检测单元12用于分压，检测所述电源A上电；若所述第一分压检测单元12与所述锁存控制单元13间的第一节点V1电压达到所述锁存控制单元13的预设阈值电压，所述锁存控制单元13输出复位信号，同时所述第一开关控制单元11控制所述第一分压检测单元12关断。本发明将电路结构优化，利用电阻分压关系，得到确定的上电检测电压点；再利用基本逻辑单元以及反馈结构，在上电复位过程完成后，关断分压检测单元，从而达到无静态功耗的目的。

优选地，请参阅图2，所述锁存控制单元13包括第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5、第六反相器INV6、第一三态反相器Tri_inv1及第一电容C1；所述第一反相器INV1与所述第一分压检测单元12电连接形成所述第一节点，所述第二反相器INV2与所述第一反相器INV1电连接形成第二节点V2，所述第一三态反相器Tri_inv1与所述第二反相器INV2电连接形成第三节点V3，所述第三反相器INV3与所述第一三态反相器Tri_inv1电连接形成第四节点V4，所述第五反相器INV5与所述第三反相器INV3电连接形成第五节点V5，所述第六反相器INV6与所述第五反相器INV5电连接形成第六节点V6，所述第四反相器INV4的第一端与所述第四节点V4电连接，所述第四反相器INV4的第二端分别与所述第五节点V5、第一电容C1的第一端及所述逻辑控制单元23电连接，所述第一电容C1的第二端接地。

优选地，所述第一三态反相器Tri_inv1由三端组成，包括输入信号端IN、输出信号端OUT以及使能信号端EN。所述第一三态反相器Tri_inv1的真值表如图3所示，当使能信号端EN为0（表示为逻辑低电平）时，输出信号端为Z态（表示高阻态）；当使能信号端EN=1（表示逻辑高电平）时，相当于反相器的功能，输出OUT信号为输入IN信号取反。

优选地，所述第一开关控制单元11包括第一场效应管P1及第二电容C2；所述第二电容的第一端与所述第四节点V4电连接，所述第一场效应管P1的源极与所述第二电容C2的第二端及所述电源A电连接，所述第一场效应管P1的栅极与所述第六反相器INV6及所述逻辑控制单元23电连接，所述第一场效应管P1的漏极与所述第一分压检测单元12电连接。

优选地，所述第一分压检测单元12包括第一电阻R1及第二电阻R2；所述第一电阻R1的第一端与所述第一场效应管P1的漏极电连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第二电阻R2的第一端及所述第一反相器INV1电连接，所述第二电阻R2的第二端接地。

在一个优选地实施例中，所述上电复位控制子电路1用于所述电源VDD上电阶段复位信号的产生。

1）在所述电源VDD的初始上电阶段，由于所述第二电容C2的作用，所述第四节点V4电压跟随所述电源VDD电压上升，所述第三反相器INV3的输入信号V4为逻辑高电平，所述第三反相器INV3输出信号V5为逻辑低电平，且所述第五节点V5处通过所述第一电容C1连接到地，确保在初始上电阶段所述第五节点V5处为逻辑低电平。从而所述第五节点V5经过所述第五反相器INV5后，所述第六节点V6为逻辑高电平，通过所述第六反相器INV6后，输出Reset信号为逻辑低电平。因此，在电源VDD的初始上电阶段，Reset信号为逻辑低电平，从而所述第一场效应管P1为导通状态，所述第一三态反相器Tri_inv1为导通状态。此时所述下电复位控制子电路不工作，所述第二三态反相器Tri_inv2为关断状态。

2）在所述电源VDD上电过程中，所述第一节点V1电压为电源VDD电压通过所述第一电阻R1及所述第二电阻R2分压后的电压。通过所述第一分压检测单元的分压关系可以得到所述第一节点V1的电压值，V1=VDD*R2/(R1+R2)，即所述第一节点V1电压与电源VDD电压呈正比关系。随着电源VDD电压的上升，所述第一节点V1电压也会上升。由于电源VDD电压是从0V开始上升，因此所述第一节点V1电压也由0V开始上升。当所述第一节点V1电压还未达到所述第一反相器INV1的预设翻转阈值电压时，所述第一反相器INV1的输入信号V1为逻辑低电平，通过所述第一反相器INV1的反相功能，可以得到所述第二节点V2为逻辑高电平，所述第三节点V3为逻辑低电平。又由于所述第六节点V6（所述第一三态反相器Tri_inv1的使能信号端EN=1）为逻辑高电平，所述第一三态反相器Tri_inv1作为反相器导通，节点V4仍旧保持为逻辑高电平。

随着电源VDD电压继续上升，所述第一节点V1电压继续上升，当第一节点V1电压达到所述第一反相器INV1的预设翻转阈值电压时，所述第一反相器INV1的输入信号V1为逻辑高电平，所述第一反相器INV1的输出信号V2由逻辑高电平跳变为逻辑低电平；所述第二反相器INV2的输出信号V3由逻辑低电平跳变为逻辑高电平，所述第一三态反相器Tri_inv1为导通状态,所以其输出信号V4由逻辑高电平跳变为逻辑低电平。所述第三反相器INV3的输出信号V5由逻辑低电平跳变为逻辑高电平；所述第五反相器INV5的输出信号V6由逻辑高电平跳变为逻辑低电平；所述第六反相器INV6输出Reset信号由逻辑低电平跳变为逻辑高电平。所述第六节点V6变为低电平关断了所述第一三态反相器Tri_inv1。所述第四节点V4电压由反馈的所述第四反相器INV4所确定，第四反相器INV4将所述第四节点V4的逻辑低电平锁存住。同时由于Reset信号跳变为逻辑高电平，将所述第一场效应管P1关断，关断了电源VDD到地的通路，从而关断了所述第一分压检测单元12中所述第一电阻R1及所述第二电阻R2的消耗。因此在上电复位信号Reset由逻辑低电平到高电平跳变后，达到整个上电复位控制子电路无静态功耗的目的。

优选地，请参阅图4，所述无静态功耗的上下电复位控制电路还包括下电复位控制子电路2，所述下电复位控制子电路2包括：第二开关控制单元21、第二分压检测单元22及逻辑控制单元23；所述第二开关控制单元21分别与所述第二分压检测单元22、所述电源A及所述逻辑控制单元23电连接，所述逻辑控制单元23分别与所述第一开关控制单元11及所述锁存控制单元13电连接。

优选地，所述逻辑控制单元23包括第二三态反相器Tri_inv2及第三电阻R7；所述第二三态反相器Tri_inv2的第一端与所述第一场效应P1的栅极电连接，所述第二三态反相器Tri_inv2的第二端与所述第五节点V5电连接，所述第二三态反相器Tri_inv2的第三端与所述第三电阻R7的第一端及所述第二开关控制单元22电连接形成第七节点V7，所述第三电阻R7的第二端接地。

优选地，所述第二开关控制单元21包括第二场效应管P2；所述第二场效应管P2的漏极与所述第三电阻R7的第一端电连接，所述第二场效应管P2的栅极与所述电源A及所述第二分压检测单元22电连接，所述第二场效应管P2的源极与所述第二分压检测单元22电连接形成第八节点V8。

优选地，所述第二分压检测单元22包括第四电阻R8及第三电容C3；所述第四电阻R8的第一端与所述电源A及所述第二场效应管P2的栅极电连接，所述第四电阻R8的第二端与所述第三电容C3的第一端电连接，所述第三电容C3的第二端接地。

在一个优选地实施例中，所述下电复位控制子电路用于所述电源VDD下电阶段复位信号的产生。

当完成上电复位后，Reset信号变为逻辑高电平，所述第二三态反相器Tri_inv2的逻辑使能端EN开启，此时用作反相器功能。而由于所述电源A已上升到稳定值，所述第二场效应管P2的栅极为逻辑高电平，因此所述第二场效应管P2为关断状态。由于所述第七节点V7处有接地电阻R3，此时所述第七节点V7为逻辑低电平，所述第五节点V5保持逻辑高电平，输出Reset复位信号保持逻辑高电平，直至下电过程的到来。在上电稳定后，由于所述电源对所述第三电容C3的充电，所述第八节点V8电压最后稳定到电源电压。

在电源初始下电阶段，所述电源从稳定的电源电压下电，所述第八节点V8电压由于所述第三电容C3的作用维持所述电源电压不变。当电源电压VDD电压开始下降，此时所述第二场效应管P2的栅极电压下降。当所述电源电压VDD下降所述第二场效应管P2的导通阈值时，所述第二场效应管P2导通，将所述第七节点V7电压上拉到逻辑高电平，所述第二三态反相器Tri_inv2的输出信号V5由逻辑高电平跳变为逻辑低电平，所述第五反相器INV5的输出信号V6信号由逻辑低电平跳变为逻辑高电平，所述第六反相器INV6的输出信号Reset由逻辑高电平跳变为逻辑低电平，从而达到下电复位的功能。

因此，一方面，本发明可以得到无静态功耗的上电复位控制子电路1，实现在电源电压达到上电检测电压后再输出上电复位信号，且与电源上电速度无关，从而无需足够大的延时来满足快慢上电的需求，节省了占用芯片面积，降低成本。此外，在上电复位过程完成后，关断分压检测单元，达到了无静态功耗的目的。另一方面，当电源电压低于下电检测点后，本发明的下电复位控制子电路2输出下电复位信号，来维持系统的稳定工作。

综上所述，本发明公开的无静态功耗的上下电复位控制电路包括上电复位控制子电路1；所述上电复位控制子电路1包括：第一开关控制单元11、第一分压检测单元12及锁存控制单元13。所述第一开关控制单元11分别与所述第一分压检测单元12、所述锁存控制单元13及电源A电连接，所述第一分压检测单元12与所述锁存控制单元13电连接；所述第一分压检测单元12用于分压，检测所述电源A缓慢上电；若所述第一分压检测单元12与所述锁存控制单元13间的第一节点V1电压达到所述锁存控制单元13的预设阈值电压，所述锁存控制单元13输出复位信号，同时所述第一开关控制单元11控制所述第一分压检测单元12关断。本发明将电路结构优化，利用电阻分压关系，得到确定的上电检测电压点；再利用基本逻辑单元以及反馈结构，在上电复位过程完成后，关断分压检测单元，从而达到无静态功耗的目的。

以上对本发明所提供的无静态功耗的上下电复位控制电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种无静态功耗的上下电复位控制电路，包括上电复位控制子电路及下电复位控制子电路，其特征在于，所述上电复位控制子电路包括：第一开关控制单元、第一分压检测单元及锁存控制单元；所述第一开关控制单元分别与所述第一分压检测单元、所述锁存控制单元及电源电连接，所述第一分压检测单元与所述锁存控制单元电连接；所述第一分压检测单元用于分压，检测所述电源上电；若所述第一分压检测单元与所述锁存控制单元间的第一节点电压达到所述锁存控制单元的预设阈值电压，所述锁存控制单元输出复位信号，同时所述第一开关控制单元控制所述第一分压检测单元关断；

所述下电复位控制子电路包括：第二开关控制单元、第二分压检测单元及逻辑控制单元；所述第二开关控制单元分别与所述第二分压检测单元、所述电源及所述逻辑控制单元电连接，所述逻辑控制单元分别与所述第一开关控制单元及所述锁存控制单元电连接；

所述锁存控制单元包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第一三态反相器及第一电容；所述第一反相器与所述第一分压检测单元电连接形成所述第一节点，所述第二反相器与所述第一反相器电连接形成第二节点，所述第一三态反相器与所述第二反相器电连接形成第三节点，所述第三反相器与所述第一三态反相器电连接形成第四节点，所述第五反相器与所述第三反相器电连接形成第五节点，所述第六反相器与所述第五反相器电连接形成第六节点，所述第四反相器的第一端与所述第四节点电连接，所述第四反相器的第二端分别与所述第五节点、第一电容的第一端及所述逻辑控制单元电连接，所述第一电容的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的无静态功耗的上下电复位控制电路，其特征在于，所述第一开关控制单元包括第一场效应管及第二电容；所述第一场效应管的源极与所述第二电容及所述电源电连接，所述第一场效应管的栅极与所述第六反相器及所述逻辑控制单元电连接，所述第一场效应管的漏极与所述第一分压检测单元电连接。

3.根据权利要求2所述的无静态功耗的上下电复位控制电路，其特征在于，所述第一分压检测单元包括第一电阻及第二电阻；所述第一电阻的第一端与所述第一场效应管的漏极电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一反相器电连接，所述第二电阻的第二端接地。

4.根据权利要求2所述的无静态功耗的上下电复位控制电路，其特征在于，所述逻辑控制单元包括第二三态反相器及第三电阻；所述第二三态反相器的第一端与所述第一场效应管的栅极电连接，所述第二三态反相器的第二端与所述第五节点电连接，所述第二三态反相器的第三端与所述第三电阻的第一端及所述第二开关控制单元电连接形成第七节点，所述第三电阻的第二端接地。

5.根据权利要求4所述的无静态功耗的上下电复位控制电路，其特征在于，所述第二开关控制单元包括第二场效应管；所述第二场效应管的漏极与所述第三电阻的第一端电连接，所述第二场效应管的栅极与所述电源及所述第二分压检测单元电连接，所述第二场效应管的源极与所述第二分压检测单元电连接形成第八节点。

6.根据权利要求5所述的无静态功耗的上下电复位控制电路，其特征在于，所述第二分压检测单元包括第四电阻及第三电容；所述第四电阻的第一端与所述电源及所述第二场效应管的栅极电连接，所述第四电阻的第二端与所述第三电容的第一端电连接，所述第三电容的第二端接地。

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