CN114578887A - 自适应电源电压钳位电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应电源电压钳位电路，包括：钳位信号产生单元，用于监测目标电压，并在监测到目标电压与限压值的差值满足预设条件时，基于基准电压和电源电压产生钳位信号；电压调整单元，用于在接收到钳位信号的情况下，对目标电压进行钳位，其中，钳位信号产生单元基于基准电压和电源电压产生钳位信号时，在基准电压不变的情况下，钳位信号产生单元为根据不同的电源电压于不同时刻产生钳位信号，以使得目标电压的限压值跟随电源电压的变化而变化。该自适应电源电压钳位电路可以使得在基于限压值对目标电压进行钳位时，该限压值可以跟随电源电压的变化而变化，提高了电路的应用范围。

Description

自适应电源电压钳位电路

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种自适应电源电压钳位电路。

背景技术

在许多集成电路或电路单元中，为防止电路中某节点的电压超出预先设定的电压值(即限压值)，都需要在电路中设置相应的钳位电路实现对所需目标电压的电压值的钳位。

目前，现有的钳位电路如图1所示，图1示出现有的一种钳位电路的电路结构示意图，该钳位电路包括运算放大器OPA1、运算放大器OPA2和晶体管M1。该运算放大器OPA1设计为跟随器的结构将目标电压V1转换为输出电压Vo，运算放大器OPA2基于基准电压Vref，并结合晶体管M1共同实现对输出电压Vo的钳位(也即为实现对目标电压V1的钳位)，最终使得输出电压Vo的电压值不高于基准电压Vref。

现有的钳位电路仅是将被钳位电压即目标电压V1钳位在一个固定的电压点上，而目标电压的限压值不会跟随电源电压的变化而相应的变化，因此，在一些需要目标电压跟随电源电压变化而变化的应用中不适用。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自适应电源电压钳位电路，可以使得在基于限压值对目标电压进行钳位时，该限压值可以跟随电源电压的变化而变化，提高了电路的应用范围。

根据本发明提供的一种自适应电源电压钳位电路，包括：钳位信号产生单元，接收目标电压、基准电压和电源电压，用于监测目标电压，并在监测到目标电压与限压值的差值满足预设条件时，基于基准电压和电源电压产生钳位信号；以及

电压调整单元，与钳位信号产生单元连接，用于在接收到钳位信号的情况下，对目标电压进行钳位，

其中，钳位信号产生单元基于基准电压和电源电压产生钳位信号时，在基准电压不变的情况下，钳位信号产生单元为根据不同的电源电压于不同时刻产生钳位信号，以使得目标电压的限压值跟随电源电压的变化而变化。

可选地，钳位信号产生单元包括：第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻依次串联于目标电压的输入端与参考地之间；

第一运算放大器，正相输入端与第一电阻和第二电阻的连接节点连接，第一运算放大器的供电端接收电源电压；

第三电阻和第四电阻，第三电阻和第四电阻依次串联于基准电压的输入端与第一运算放大器的输出端之间，且第三电阻和第四电阻的连接节点与第一运算放大器的反相输入端连接；

第一晶体管，源极与第一运算放大器的输出端连接，栅极接收第一偏置电压，漏极产生钳位信号，

其中，第一晶体管为PMOS晶体管。

可选地，第一电阻的阻值与第三电阻的阻值相同，第二电阻与第四电阻的阻值相同，以及第二电阻的阻值等于第一电阻的阻值乘以n，n为正数。

可选地，第一偏置电压与电源电压的差值等于第一晶体管的导通阈值电压与第一预设阈值之和。

可选地，电压调整单元包括第一电流镜，该第一电流镜包括：

第二晶体管，栅极与漏极连接并接收钳位信号，第二晶体管的源极与参考地连接；

第三晶体管，栅极与第二晶体管的栅极连接，第三晶体管的漏极与目标电压的输入端连接，第三晶体管的源极与参考地连接，

其中，第二晶体管和第三晶体管均为NMOS晶体管。

可选地，第二晶体管的宽长比与第三晶体管的宽长比相同。

可选地，预设条件为目标电压与限压值的差值大于0。

可选地，自适应电源电压钳位电路还包括：

第一电压跟随器，输入端与目标电压的输入端连接，第一电压跟随器的输出端通过串联连接的第一电阻和第二电阻与参考地连接。

可选地，钳位信号产生单元包括：第五电阻和第六电阻，第五电阻和第六电阻依次串联于目标电压的输入端与电源电压的输入端之间；

第二运算放大器，正相输入端与第五电阻和第六电阻的连接节点连接；

第七电阻和第八电阻，第七电阻和第八电阻依次串联于基准电压的输入端与第二运算放大器的输出端之间，且第七电阻和第八电阻的连接节点与第二运算放大器的反相输入端连接；

第四晶体管，源极与第二运算放大器的输出端连接，栅极接收第二偏置电压，漏极产生钳位信号，

其中，第四晶体管为NMOS晶体管。

可选地，第五电阻的阻值与第七电阻的阻值相同，第六电阻与第八电阻的阻值相同，以及第六电阻的阻值等于第五电阻的阻值乘以n，n为正数。

可选地，第二偏置电压与参考地电压的差值等于第四晶体管的导通阈值电压与第二预设阈值之和。

可选地，电压调整单元包括第二电流镜，

第二电流镜包括：第五晶体管，栅极与漏极连接并接收钳位信号，第五晶体管的源极与电源电压的输入端连接；

第六晶体管，栅极与第五晶体管的栅极连接，第六晶体管的漏极与目标电压的输入端连接，第六晶体管的源极与电源电压的输入端连接，

其中，第五晶体管和第六晶体管均为PMOS晶体管。

可选地，第五晶体管的宽长比与第六晶体管的宽长比相同。

可选地，其中，预设条件为目标电压与限压值的差值小于0。

可选地，自适应电源电压钳位电路还包括：第二电压跟随器，输入端与目标电压的输入端连接，第二电压跟随器的输出端通过串联连接的第五电阻和第六电阻与电源电压的输入端连接。

本发明的有益效果是：本公开涉及一种自适应电源电压钳位电路，采用钳位信号产生单元在监测到目标电压与对应该目标电压的限压值的差值满足预设条件即需要对该目标电压进行钳位时，基于基准电压和电源电压产生钳位信号至电压调整单元，继而对目标电压进行钳位。而在此过程中，钳位信号产生单元为根据不同的电源电压于不同的时刻产生钳位信号，也即是说，在基准电压不变的情况下，改变电源电压的数值，则钳位信号产生单元所产生的钳位信号的时刻也会发生改变，由于在目标电压变化的过程中，不同时刻下对应的目标电压的值不同，进而使得不同时刻下所产生的钳位信号对目标电压进行钳位时所对应的限压值也不相同，最终实现目标电压的限压值跟随电源电压的变化而变化。同时可以轻易理解的是，由于钳位信号产生单元为基于基准电压和电源电压共同产生钳位信号，因此在控制电源电压不变的情况下，改变基准电压的数值，也可以实现对目标电压的限压值的改变，因此，本公开所涉及的自适应电源电压钳位电路在实现限压值可随基准电压变化的基本功能的情况下，还能够实现限压值随电源电压变化的功能，增强了电路的自适应能力，有效的提高了电路的应用范围。

另一方面，通过设置若干个的电阻、晶体管和运算放大器间的不同连接关系，可以在不同的钳位情况(下拉钳位和上拉前卫)下均能够保证电路中目标电压的限压值跟随电源电压的变化而变化的自适应钳位功能，提高了电路的适用性和钳位准确性。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出现有的一种钳位电路的电路结构示意图；

图2示出根据本公开实施例提供的自适应电源电压钳位电路的结构框图；

图3示出根据本公开第一实施例提供的自适应电源电压钳位电路的电路结构示意图；

图4示出根据本公开第二实施例提供的自适应电源电压钳位电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面，参照附图对本发明进行详细说明。

实施例一

图2示出根据本公开实施例提供的自适应电源电压钳位电路的结构框图，图3示出根据本公开第一实施例提供的自适应电源电压钳位电路的电路结构示意图。

如图2所示，本实施例中，自适应电源电压钳位电路包括：钳位信号产生单元100和电压调整电路200。

其中，钳位信号产生单元100的第一输入端接收目标电压V1，第二输入端接收基准电压Vref，第三输入端接收电源电压VDD，钳位信号产生单元100用于监测目标电压V1，并在监测到目标电压V1与对应该目标电压V1的限压值的差值满足预设条件时，基于基准电压Vref和电源电压VDD产生钳位信号。电压调整单元200的第一输入端与目标电压V1的输入端连接，电压调整单元200的第二输入端与钳位信号产生单元100的输出端连接，该电压调整单元200用于在接收到所述钳位信号的情况下，对目标电压V1进行钳位。

本实施例中，当钳位信号产生单元100在监测到目标电压V1与对应该目标电压V1的限压值的差值满足预设条件时(即基于基准电压Vref和电源电压VDD产生钳位信号时)，若设置基准电压Vref不变，则钳位信号产生单元100为根据不同的电源电压VDD于不同的时刻产生钳位信号，以使得目标电压V1的限压值跟随电源电压VDD的变化而变化。相同原理的，若设置电源电压VDD不变，则钳位信号产生单元100为根据不同的基准电压Vref于不同的时刻产生钳位信号，以使得目标电压V1的限压值跟随基准电压Vref的变化而变化。

可以轻易理解的是，在钳位信号产生单元100对目标电压V1的监测过程中，若目标电压V1的电压值保持恒定，且此时目标电压V1的电压值与限压值的差值不满足预设条件时，钳位信号产生单元100不会产生钳位信号；若此时目标电压V1的电压值与限压值的差值满足预设条件时，在目标电压V1的电压值与限压值的差值满足预设条件的时候钳位信号产生单元100就会产生钳位信号以对目标电压V1进行钳位，进而改变目标电压V1的电压值以使其与限压值的差值不满足预设条件，也即是说，若目标电压V1的电压值与限压值的差值满足预设条件时，目标电压V1的电压值不会保持恒定。另一方面，在钳位信号产生单元100对目标电压V1的监测过程中，若目标电压V1的电压值处于连续或间歇性的变化过程，那么在该目标电压V1处于变化的过程中，不同时刻下的目标电压V1的电压值是不同的。继而，基于不同时刻下所产生的钳位信号对目标电压V1进行钳位时将目标电压V1所钳位至的电压阈值也是不同的，也即是说，钳位信号产生单元100根据不同的基准电压Vref于不同的时刻所产生钳位信号，可以将目标电压V1限定于不同的阈值。如此，即可使得目标电压V1的限压值跟随基准电压Vref的变化而变化。

在本公开的第一实施例中，钳位信号产生单元100所监测的目标电压V1与对应该目标电压V1的限压值间所满足的预设条件为：目标电压V1与限压值的差值大于0。也即是说，本公开第一实施例中的自适应电源电压钳位电路为实现对目标电压V1的下拉钳位，即当电路中的目标电压V1变化至大于限压值时，控制对目标电压V1进行下拉以实现钳位功能。

具体地，如图3所示，本实施例中，钳位信号产生单元100包括：第一运算放大器OPA3、第一晶体管Mp1，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。其中，第一电阻R1和第二电阻R2依次串联于目标电压V1的输入端与参考地之间；第三电阻R3和第四电阻R4依次串联于基准电压Vref的输入端与第一运算放大器OPA3的输出端之间；第一运算放大器OPA3的正相输入端与第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点连接，第一运算放大器OPA3的供电端接收电源电压VDD，第一运算放大器OPA3的反相输入端与第三电阻R3和第四电阻R4的连接节点连接；第一晶体管Mp1的源极与第一运算放大器OPA3的输出端连接，第一晶体管Mp1的栅极接收第一偏置电压Vb1，第一晶体管Mp1的漏极产生钳位信号。其中，第一晶体管Mp1为PMOS晶体管。本文中，将该第一运算放大器OPA3的输出端所输出的电压如记为Vo2。

进一步地，本实施例中，第一电阻R1的阻值与第三电阻R3的阻值相同，第二电阻R2与第四电阻R4的阻值相同。且第二电阻R2的阻值等于第一电阻R1的阻值乘以n，n为正数。即，R1＝R3，R2＝R4，R2/R1＝R4/R3＝n。

本实施例中，电压调整单元200包括第一电流镜，该第一电流镜进一步包括：第二晶体管Mn1和第三晶体管Mn2。其中，第二晶体管Mn1的栅极与第二晶体管Mn1的漏极均与第一晶体管Mp1的漏极连接以接收钳位信号，第二晶体管Mn1的源极与参考地连接；第三晶体管Mn2的栅极与第二晶体管Mn1的栅极连接，第三晶体管Mn2的漏极与目标电压V1的输入端连接，第三晶体管Mn2的源极与参考地连接。其中，第二晶体管Mn1和第三晶体管Mn2均为NMOS晶体管。

本实施例中，第二晶体管Mn1的宽长比与第三晶体管Mn2的宽长比相同。也即是说，基于第二晶体管Mn1和第三晶体管Mn2所构成的电流镜中两条支路上的电流间的比例关系为1:1，即第二晶体管Mn1的漏端电流I1等于第三晶体管Mn2的漏端电流I2。进而，可以更好的实现钳位信号对目标电压V1的钳位。

本实施例中，钳位信号为电流信号。

进一步地，自适应电源电压钳位电路还包括：第一电压跟随器。该第一电压跟随器的输入端与目标电压V1的输入端连接，该第一电压跟随器的输出端通过串联连接的第一电阻R1和第二电阻R2与参考地连接，用以实现对前级电路(如产生目标电压V1的电路)与后级电路(如对目标电压V1进行钳位的部分电路)间的缓冲隔离，避免相互间的干扰，提高电路的钳位性能。可选地，还可在第一电压跟随器的输入端与目标电压V1的输入端之间设第九电阻R9。本实施例中，该第一电压跟随器为由第三运算放大器OPA4构成。该第三运算放大器OPA4的同相输入端与目标电压V1的输入端连接，该第三运算放大器OPA4的反相输入端与该第三运算放大器OPA4的输出端连接。若将该第三运算放大器OPA4的输出端所输出的电压记为Vo1，则有，V1＝Vo1。

基于上述描述及图3可知：

V+＝V1*R2/(R1+R2).................................................(1)

V-＝Vo2+(Vref-Vo2)*R4/(R3+R4)............................(2)

根据运算放大器的“虚短”原理，当运算放大器工作在线性区时，运算放大器的同相输入端和反相输入端视为等电位。因此，本实施例中，第一运算放大器OPA3工作在线性区时，其同相输入端的电压V+与其反相输入端的电压V-相同，故有V+＝V-。因此，联立上述公式(1)和公式(2)可得：

V1*R2/(R1+R2)＝Vo2+(Vref-Vo2)*R4/(R3+R4)...........(3)

对公式(3)计算后可得：

(V1-Vref)*n＝Vo2.........................................................(4)

图3中，当目标电压V1增加时，电压Vo1和电压Vo2均会相应的随着增加。通过合理设置第一晶体管Mp1的栅极所接收的第一偏置电压Vb1的电压值(例如，设置第一偏置电压Vb1为其与电源电压VDD的差值等于第一晶体管Mp1的导通阈值电压与第一预设阈值之和)，以使得当电压Vo2增加到接近电源电压VDD时，该第一晶体管Mp1导通，第一晶体管Mp1的漏极开始输出电流I1(即钳位信号)至第二晶体管Mn1的漏极，进而基于第二晶体管Mn1和第三晶体管Mn2的镜像关系，在第三晶体管Mn2的漏极上产生电流I2。由于第三晶体管Mn2漏极上的电流I2是从目标电压V1上获取的，所以会使得目标电压V1的电压值变低，进而使得电压Vo1和电压Vo2均随之变低。电压Vo2降低一定程度后会使得第一晶体管Mp1关断，进而停止对目标电压V1的下拉，而电压Vo2随目标电压V1升高一定程度后会使得第一晶体管Mp1导通，再次开启对目标电压V1的下拉，如此往复，可以将目标电压V1的电压值动态的稳定在限压值处，也即将电压Vo2稳定在接近电源电压VDD但是永远小于电源电压VDD的状态。因此，上述公式(4)变换为：

(V1-Vref)*n＜VDD...........................................(5)

或进一步变换为：

(V1-Vref)＜VDD/n.............................................(6)

由公式(5)和公式(6)可以得出，在基准电压Vref不变的情况下，目标电压V1的电压值与电源电压VDD为成比例变化，进而实现了电路自适应电源电压的钳位功能。

需要说明的是，上述第一预设阈值用于实现对实际应用中可能存在的误差或临界情况进行补偿，进而以更好的达到当电压Vo2增加到接近电源电压VDD时，该第一晶体管Mp1导通的目的。且该第一预设阈值可正可负，可根据具体情况进行设置，本发明对此不做限定。

本实施例中，自适应电源电压钳位电路可以实现对目标电压V1的自适应电源电压VDD的下拉钳位。

实施例二

本实施例提供的自适应电源电压钳位电路的电路结构如图4所示。

具体地，本实施所提供的自适应电源电压钳位电路与上述实施例一基本相同，因此不再赘述。

区别之处在于：本实施例中，钳位信号产生单元100所监测的目标电压V1与对应该目标电压V1的限压值间所满足的预设条件为：目标电压V1与限压值的差值小于0。也即是说，本公开第二实施例中的自适应电源电压钳位电路为实现对目标电压V1的上拉钳位，即当电路中的目标电压V1变化至小于限压值时，控制对目标电压V1进行上拉以实现钳位功能。

具体地，如图4所示，图4示出根据本公开第二实施例提供的自适应电源电压钳位电路的电路结构示意图，本实施例中，钳位信号产生单元100包括：第二运算放大器OPA5、第四晶体管Mn3，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8。其中，第五电阻R5和第六电阻R6依次串联于目标电压V1的输入端与电源电压VDD的输入端之间；第七电阻R7和第八电阻R8依次串联于基准电压Vref的输入端与第二运算放大器OPA5的输出端之间；第二运算放大器OPA5的正相输入端与第五电阻R5和第六电阻R6的连接节点连接，第二运算放大器OPA5的反相输入端连接与第七电阻R7和第八电阻R8的连接节点连接；第四晶体管Mn3的源极与第二运算放大器OPA5的输出端连接，第四晶体管Mn3的栅极接收第二偏置电压Vb2，第四晶体管Mn3的漏极产生钳位信号。其中，第四晶体管Mn3为NMOS晶体管。且本文中，将该第二运算放大器OPA5的输出端所输出的电压如记为Vo4。

进一步地，本实施例中，第五电阻R5的阻值与第七电阻R7的阻值相同，第六电阻R6与第八电阻R8的阻值相同。且第六电阻R6的阻值等于第五电阻R5的阻值乘以n，n为正数。即，R5＝R7，R6＝R8，R6/R5＝R8/R7＝n。

本实施例中，电压调整单元200包括第二电流镜，该第二电流镜进一步包括：第五晶体管Mp2和第六晶体管Mp3。其中，第五晶体管Mp2的栅极与第五晶体管Mp2的漏极均与第四晶体管Mn3的漏极连接以接收钳位信号，第五晶体管Mp2的源极与电源电压VDD的输入端连接；第六晶体管Mp3的栅极与第五晶体管Mp2的栅极连接，第六晶体管Mp3的漏极与目标电压V1的输入端连接，第六晶体管Mp3的源极与电源电压VDD的输入端连接。其中，第五晶体管Mp2和第六晶体管Mp3均为PMOS晶体管。

本实施例中，第五晶体管Mp2的宽长比与和第六晶体管Mp3的宽长比相同。也即是说，基于第五晶体管Mp2和第六晶体管Mp3所构成的电流镜中两条支路上的电流间的比例关系为1:1，即第五晶体管Mp2的漏端电流I3等于第六晶体管Mp3的漏端电流I4。进而，可以更好的实现钳位信号对目标电压V1的钳位。

本实施例中，钳位信号为电流信号。

进一步地，自适应电源电压钳位电路还包括：第二电压跟随器。该第二电压跟随器的输入端与目标电压V1的输入端连接，该第二电压跟随器的输出端通过串联连接的第五电阻R5和第六电阻R6与电源电压VDD的输入端连接，用以实现对前级电路(如产生目标电压V1的电路)与后级电路(如对目标电压V1进行钳位的部分电路)间的缓冲隔离，避免相互间的干扰，提高电路的钳位性能。可选地，还可在第二电压跟随器的输入端与目标电压V1的输入端之间设第十电阻R10。本实施例中，该第二电压跟随器为由第四运算放大器OPA6构成。该第四运算放大器OPA6的同相输入端与目标电压V1的输入端连接，该第四运算放大器OPA6的反相输入端与该第四运算放大器OPA6的输出端连接。若将该第四运算放大器OPA6的输出端所输出的电压记为Vo3，则有，V1＝Vo3。

基于上述描述及图4可知：

V+＝VDD+(V1-VDD)*R6/(R5+R6).................................................(7)

V-＝Vo4+(Vref-Vo4)*R8/(R7+R8)............................(8)

根据运算放大器的“虚短”原理，当运算放大器工作在线性区时，运算放大器的同相输入端和反相输入端视为等电位。因此，本实施例中，第二运算放大器OPA5工作在线性区时，其同相输入端的电压V+与其反相输入端的电压V-相同，故有V+＝V-。因此，联立上述公式(7)和公式(8)可得：

VDD+(V1-VDD)*R6/(R5+R6)＝Vo4+(Vref-Vo4)*R8/(R7+R8)...........(9)

对公式(9)计算后可得：

(Vref-V1)*n＝VDD-Vo4.........................................................(10)

图4中，当目标电压V1减小时，电压Vo3和电压Vo4均会相应的随着减小。通过合理设置第四晶体管Mn3的栅极所接收的第二偏置电压Vb2的电压值(例如，设置第二偏置电压Vb2为其与参考地电压的差值等于第四晶体管Mn3的导通阈值电压与第二预设阈值之和)，以使得当电压Vo4降低到接近参考地电压时，该第四晶体管Mn3导通，第五晶体管Mp2的漏极开始输出电流I3(即钳位信号)至第四晶体管Mn3的漏极，进而基于第五晶体管Mp2和第六晶体管Mp3的镜像关系，在第六晶体管Mp3的漏极上产生电流I4。由于第六晶体管Mp3漏极上的电流I4是流入目标电压V1上的，所以会使得目标电压V1的电压值变高，进而使得电压Vo3和电压Vo4均随之变高。电压Vo4升高一定程度后会使得第四晶体管Mn3关断，进而停止对目标电压V1的上拉，而电压Vo4随目标电压V1降低一定程度后会使得第四晶体管Mn3导通，再次开启对目标电压V1的上拉，如此往复，可以将目标电压V1的电压值动态的稳定在限压值处，也即将电压Vo4稳定在接近参考地电压(设参考地电压为0V)但是永远大于参考地电压的状态。因此，上述公式(10)变换为：

(Vref-V1)*n＜VDD...........................................(11)

或进一步变换为：

(Vref-V1)＜VDD/n.............................................(12)

由公式(11)和公式(12)可以得出，在基准电压Vref不变的情况下，目标电压V1的电压值与电源电压VDD为成比例变化，进而实现了电路自适应电源电压的钳位功能。

需要说明的是，上述第二预设阈值用于实现对实际应用中可能存在的误差或临界情况进行补偿，进而以更好的达到当电压Vo4降低到接近参考地电压时，第四晶体管Mn3导通的目的。且该第二预设阈值可正可负，可根据具体情况进行设置，本发明对此不做限定。

本实施例中，自适应电源电压钳位电路可以实现对目标电压V1的自适应电源电压VDD的上拉钳位。

综上，本公开所涉及的自适应电源电压钳位电路，采用钳位信号产生单元在监测到目标电压与对应该目标电压的限压值的差值满足预设条件即需要对该目标电压进行钳位时，基于基准电压和电源电压产生钳位信号至电压调整单元，继而对目标电压进行钳位。而在此过程中，钳位信号产生单元为根据不同的电源电压于不同的时刻产生钳位信号，也即是说，在基准电压不变的情况下，改变电源电压的数值，则钳位信号产生单元所产生的钳位信号的时刻也会发生改变，由于在目标电压变化的过程中，不同时刻下对应的目标电压的值不同，进而使得不同时刻下所产生的钳位信号对目标电压进行钳位时所对应的限压值也不相同，最终实现目标电压的限压值跟随电源电压的变化而变化。同时可以轻易理解的是，由于钳位信号产生单元为基于基准电压和电源电压共同产生钳位信号，因此在控制电源电压不变的情况下，改变基准电压的数值，也可以实现对目标电压的限压值的改变，因此，本公开所涉及的自适应电源电压钳位电路在实现限压值可随基准电压变化的基本功能的情况下，还能够实现限压值随电源电压变化的功能，增强了电路的自适应能力，有效的提高了电路的应用范围。

另一方面，通过设置若干个的电阻、晶体管和运算放大器间的不同连接关系，可以在不同的钳位情况(下拉钳位和上拉前卫)下均能够保证电路中目标电压的限压值跟随电源电压的变化而变化的自适应钳位功能，提高了电路的适用性和钳位准确性。

应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (15)

1.一种自适应电源电压钳位电路，其中，包括：

钳位信号产生单元，接收目标电压、基准电压和电源电压，用于监测所述目标电压，并在监测到所述目标电压与限压值的差值满足预设条件时，基于所述基准电压和所述电源电压产生钳位信号；以及

电压调整单元，与所述钳位信号产生单元连接，用于在接收到所述钳位信号的情况下，对所述目标电压进行钳位，

其中，所述钳位信号产生单元基于所述基准电压和所述电源电压产生钳位信号时，在所述基准电压不变的情况下，所述钳位信号产生单元为根据不同的所述电源电压于不同时刻产生所述钳位信号，以使得所述目标电压的限压值跟随所述电源电压的变化而变化。

2.根据权利要求1所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述钳位信号产生单元包括：

第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻依次串联于所述目标电压的输入端与参考地之间；

第一运算放大器，正相输入端与所述第一电阻和所述第二电阻的连接节点连接，所述第一运算放大器的供电端接收所述电源电压；

第三电阻和第四电阻，所述第三电阻和所述第四电阻依次串联于所述基准电压的输入端与所述第一运算放大器的输出端之间，且所述第三电阻和所述第四电阻的连接节点与所述第一运算放大器的反相输入端连接；

第一晶体管，源极与所述第一运算放大器的输出端连接，栅极接收第一偏置电压，漏极产生所述钳位信号，

其中，所述第一晶体管为PMOS晶体管。

3.根据权利要求2所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述第一电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相同，所述第二电阻与所述第四电阻的阻值相同，以及所述第二电阻的阻值等于所述第一电阻的阻值乘以n，n为正数。

4.根据权利要求2所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述第一偏置电压与所述电源电压的差值等于所述第一晶体管的导通阈值电压与第一预设阈值之和。

5.根据权利要求2所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述电压调整单元包括第一电流镜，

所述第一电流镜包括：

第二晶体管，栅极与漏极连接并接收所述钳位信号，所述第二晶体管的源极与参考地连接；

第三晶体管，栅极与所述第二晶体管的栅极连接，所述第三晶体管的漏极与所述目标电压的输入端连接，所述第三晶体管的源极与参考地连接，

其中，所述第二晶体管和所述第三晶体管均为NMOS晶体管。

6.根据权利要求5所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述第二晶体管的宽长比与所述第三晶体管的宽长比相同。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述预设条件为所述目标电压与限压值的差值大于0。

8.根据权利要求7所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述自适应电源电压钳位电路还包括：

第一电压跟随器，输入端与所述目标电压的输入端连接，所述第一电压跟随器的输出端通过串联连接的所述第一电阻和所述第二电阻与参考地连接。

9.根据权利要求1所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述钳位信号产生单元包括：

第五电阻和第六电阻，所述第五电阻和所述第六电阻依次串联于所述目标电压的输入端与所述电源电压的输入端之间；

第二运算放大器，正相输入端与所述第五电阻和所述第六电阻的连接节点连接；

第七电阻和第八电阻，所述第七电阻和所述第八电阻依次串联于所述基准电压的输入端与所述第二运算放大器的输出端之间，且所述第七电阻和所述第八电阻的连接节点与所述第二运算放大器的反相输入端连接；

第四晶体管，源极与所述第二运算放大器的输出端连接，栅极接收第二偏置电压，漏极产生所述钳位信号，

其中，所述第四晶体管为NMOS晶体管。

10.根据权利要求9所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述第五电阻的阻值与所述第七电阻的阻值相同，所述第六电阻与所述第八电阻的阻值相同，以及所述第六电阻的阻值等于所述第五电阻的阻值乘以n，n为正数。

11.根据权利要求9所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述第二偏置电压与所述参考地电压的差值等于所述第四晶体管的导通阈值电压与第二预设阈值之和。

12.根据权利要求9所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述电压调整单元包括第二电流镜，

所述第二电流镜包括：

第五晶体管，栅极与漏极连接并接收所述钳位信号，所述第五晶体管的源极与所述电源电压的输入端连接；

第六晶体管，栅极与所述第五晶体管的栅极连接，所述第六晶体管的漏极与所述目标电压的输入端连接，所述第六晶体管的源极与所述电源电压的输入端连接，

其中，所述第五晶体管和所述第六晶体管均为PMOS晶体管。

13.根据权利要求12所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述第五晶体管的宽长比与所述第六晶体管的宽长比相同。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述预设条件为所述目标电压与限压值的差值小于0。

15.根据权利要求14所述的自适应电源电压钳位电路，其中，所述自适应电源电压钳位电路还包括：

第二电压跟随器，输入端与所述目标电压的输入端连接，所述第二电压跟随器的输出端通过串联连接的所述第五电阻和所述第六电阻与所述电源电压的输入端连接。

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