CN113315498B - 一种高精度por电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高精度POR电路，主要应用于双界面智能卡。随着芯片工艺特征尺寸的持续降低，MOS器件特性变得更加不稳定，传统POR基于器件自身特性，其检测点电压同样变得精度不够，对智能卡类产品的上下电过程造成无法启动的功能风险。本发明针对双界面卡类产品，对POR高精度的检测点电压及非接模式下高精度延迟时间的需求，提出了解决方案。该方案利用了带隙基准电压产生电路(band‑gap)trimming前的输出参考电压，与VCC分压进行比较的方式产生复位信号，提高了检测点电压的精度；同时利用电阻加MOS器件做电阻，结合电容形成RC网络的方式，在需要较长延迟时间的智能卡接触模式，开启电阻和MOS器件；在需要精确且较短延迟时间的非接触模式，仅开启电阻，获得精确的延迟时间。

Description

一种高精度POR电路

技术领域：

本发明针对双界面智能卡类产品，提出了一种高精度POR电路，可以同时实现双界面中，接触模式和非接触模式对于上电检测点、延迟时间的不同要求，同时保证检测点和非接触模式下延迟时间的高精度要求。

背景技术：

双界面智能卡类产品，是在一张卡片上同时提供了两种与外界接口的方式：接触式和非接触式，集中了独立使用中的接触卡和非接触卡的各种优点，使功能更加完善，是一种多功能的卡类产品。

POR作为智能卡电源管理系统最初始的模块，是确保芯片系统在正常工作电压范围内上电工作的第一道至关重要的屏障。如果POR的检测点偏差较大，导致芯片在超出工作电压范围的电源条件下上电，将会导致系统逻辑状态错误，产生错误操作。另外，POR 同时肩负着，确保在电源在超出工作电压范围前，提供电源异常情况下芯片的下电复位标志信号，使得再次上电芯片初始状态正常。因此一款性能良好的POR对于芯片是格外重要的，双界面智能卡更是如此。

但随着芯片工艺特征尺寸的持续降低，MOS器件特性变得更加不稳定，而利用器件自身特性为原理构成的传统版本POR，其检测点电压也会同样变得精度不够，导致智能卡类产品的上下电过程出现功能上的风险。此方案针对双界面卡类产品，对于高精度POR 检测点电压及非接模式下高精度延迟时间的需要，提出了解决方案。

发明内容：

(1)发明目的

传统POR结构采用的均是利用MOS器件的自身特性做电流比较的方式，产生输出信号的翻转，进而达到监测VCC并输出控制信号的目的。但因为MOS器件特性会严重的依赖工艺角及温度，所以导致POR检测点的偏差较大。本发明的目的在于提高POR检测点精度，令双界面智能卡类产品的上电过程更加有保证。

(2)技术方案

本发明提出的POR电路结构图，见附图1。

电路整体结构分为3个部分：

1)使能信号产生电路：该部分电路由POR_PRE(VCC预监测模块)、逻辑与门、延迟单元3部分构成，利用POR_PRE(VCC预监测模块)，配合由band-gap电路产生的trimming前参考电压建立信号。共同经过逻辑与门后，再经过些许延迟时间产生使能信号，控制开启或关闭后级的比较器，保证比较器输出正确。

2)检测点产生电路：该部分电路由VCC电阻分压电路、比较器及逻辑电路3部分构成，通过VCC分压电路和band-gap模块产生的参考电压，分别输入到比较器的正负输入端，从而负责产生检测点及输出初步的复位信号。由于VCC的电阻分压不受工艺偏差及温度偏差的影响，所以POR检测点精度只受band-gap输出的参考电压精度及比较器失调电压影响，达到高精度要求。

3)延时电路：该部分电路主要组成部分是电阻/MOS器件-电容串联延迟电路，负责给复位信号施加延迟时间，并输出真正的复位信号。针对双界面智能卡产品的接触/非接触模式对于延迟时间的不同要求，产生不同的延迟时间，保证后端电路启动有足够的复位时间。

工作原理如下：

一种应用于双界面智能卡的高精度POR电路，其工作原理图如图1所示。

在上电过程中，VCC以一定的速度从0V开始上升到正常工作的电压值。此过程中，使能信号产生电路中的POR_PRE模块(VCC预监测模块)对VCC进行初步监测，其输出与band-gap产生参考电压建立信号一同形成使能信号，控制后级比较器的工作与否。为了确保比较器开始工作产生复位信号时，不会出现比较错误，提前输出复位释放的问题，将产生的使能控制信号经过些许延迟时间，再连接到比较器的控制端，完成使能信号产生电路的功能。

当使能信号产生电路检测VCC的同时，检测点产生电路也在通过内部的VCC分压电路，连同band-gap产生的trimming前参考电压，分别输入到比较器的正输入端/负输入端，而使能信号产生电路就是为了在band-gap产生的参考电平建立后再使能比较器，防止复位信号输出错误。此模块中设置了逻辑电路，根据模式选择信号，令不同的VCC分压输入到比较器的正端，从而产生不同的检测点，实现接触/非接触模式对于检测点不同的要求。比较器在使能信号释放后，输出比较结果，该结果作为POR的复位初始信号，输送给延时电路。

延时电路将比较器输出的复位初始信号，经过延迟单元产生POR输出复位信号，再控制各个后级模块，实现复位控制功能。该延时电路使用RC作为延迟时间产生单元，并根据接触/非接触模式的不同，切换不同的组合方式。在接触模式下使用精度不高，但延迟时间较长的RC组合；在非接模式下使用精度高，延迟时间短的RC组合，满足系统需求。

附图说明：

图1一种应用于双界面智能卡的高精度POR电路结构图。

具体实施方式：

如图1所示。

步骤1：随着VCC从0V上升到5V，使能信号产生电路中的POR_PRE模块初步监测VCC的上电过程；此时Band-gap产生的参考电压建立信号也接入到使能信号产生电路中，当两个信号均释放后，再经过些许DELAY时间，共同产生使能控制信号，保证比较器的比较结果正确。

步骤2：在VCC上电的同时，检测点产生电路同样在监测VCC的变化，通过分压电路产生跟随VCC变化的输出分压。将该输出电压接到比较器的正向输入端，同Band-gap 产生的trimming前输出参考电压进行比较，产生出的比较信号作为初始复位信号。其中，根据模式选择信号，对将VCC分压接触点进行控制，可以得到不同的检测点电压，从而产生接触模式和非接触模式下的检测点电压不同。

步骤3：将检测点产生电路输出的初始复位信号，经过一定的延迟时间后，可以得到真正的上电复位信号。同样根据模式选择信号，接入不同的电阻和MOS管，可以得到不同的延迟时间，从而令接触模式和非接触模式下的延迟时间不同。其中接触模式因为MOS 管的加入，会得到更长的延迟时间；非接触模式因为纯电阻的使用，延迟时间较低，但精度较高。

Claims (2)

1.一种高精度POR电路，其特征在于包括：使能信号产生电路、检测点产生电路和延时电路，其中：所述使能信号产生电路由VCC预监测模块、逻辑与门、延迟单元3部分构成，所述VCC预监测模块初步监测电压VCC的上电过程，所述VCC预监测模块的输出信号与Band-gap参考电压建立信号共同输入至所述逻辑与门，所述逻辑与门的输出信号经过所述延迟单元后生产一使能信号，所述使能信号提供给所述检测点产生电路中的比较器，控制其工作与否；其中，所述检测点产生电路由VCC电阻分压电路、比较器及逻辑电路3部分构成，所述VCC电阻分压电路根据不同的模式选择信号选择不同的电阻分压接出点连接至其输出端，从而输出不同的检测点电压值；所述VCC电阻分压电路输出端的输出信号与Band-gap参考电压共同输入至所述比较器，通过所述比较器比较后输出一初始复位信号；所述初始复位信号输入到延时电路中；所述延时电路根据模式选择信号产生不同的延迟时间，施加到初始复位信号上，为其增加延迟功能。

2.根据权利要求1所述的一种高精度POR电路，其特征在于，所述的延时电路利用电阻和MOS器件结合构成电阻，给电容充电的方式形成延迟时间，再通过模式选择信号控制在非接触模式下只开启电阻实现精确的短延时，接触模式下开启电阻和MOS器件实现长延时的方式，从而实现接触模式和非接触模式对于延迟时间及精度的不同需求。

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