CN206848852U - 一种精确的por电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种精确的POR电路,包括NPN三极管M0‑M2、电阻R0‑R1、反相器INV1和第一电流镜,NPN三极管M0和M2的发射极面积相等,NPN三极管M0的发射极面积与NPN三极管M1的发射极面积的比值大于1,电阻R0的第一端作为阈值产生电路的输入端接输入电源,电阻R0的第二端分别接NPN三极管M0的集电极和基极,NPN三极管M0的发射极接地,NPN三极管M1的基极与NPN三极管M0的基极连接,NPN三极管M1的集电极接第一电流镜的输入端,NPN三极管M1的发射极串联电阻R1接地,NPN三极管M2的基极与NPN三极管M0的基极连接,NPN三极管M2的集电极接第一电流镜的输出端,NPN三极管M2的发射极接地,NPN三极管M2的集电极作为阈值产生电路的输出端接反相器INV1的输入端。
Description
技术领域
本实用新型属于电路技术领域,具体地涉及一种精确的POR电路。
背景技术
上电复位电路(Power On Reset电路,简称POR电路)已经广泛应用于各类系统芯片中。一个电路系统在刚刚上电的时候,电源电压还未达到预期的稳定状态,芯片中各个功能模块,各个电路节点电压和逻辑电平处于未知状态;从这种不确定的初始状态开始运行芯片,很可能会造成系统的错误执行,甚至会破坏整个系统的正常工作能力。为了使芯片从一个预定的初始状态开始工作,需要使用上电复位电路在上电初期产生一个复位信号,初始化整个系统芯片。
现有的POR电路大多基于反相器的结构,阈值受工艺、电压、温度(PVT)等影响很大,无法给出一个精确的POR阈值,这在一些需要低压,高精度,低功耗的的系统中无法满足指标
如图1所示的传统的基于反相器的POR电路,受PMOS管M3′和M4′的导通阈值、PMOS管M2′的导通电阻Rdson及电阻R1′的影响导致POR阈值不精确。实验结果表明该基于传统的反相器结构的POR电路受PVT影响阈值精度在0.9V左右。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种精确的POR电路用以解决上述问题。
为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为:一种精确的POR电路,包括阈值产生电路和反相器INV1,所述阈值产生电路包括NPN三极管M0-M2、电阻R0-R1和第一电流镜,所述NPN三极管M0和M2的发射极面积相等,所述NPN三极管M0的发射极面积与NPN三极管M1的发射极面积的比值大于1,所述电阻R0的第一端作为阈值产生电路的输入端接输入电源,所述电阻R0的第二端分别接NPN三极管M0的集电极和基极,所述NPN三极管M0的发射极接地,所述NPN三极管M1的基极与NPN三极管M0的基极连接,所述NPN三极管M1的集电极接第一电流镜的输入端,所述NPN三极管M1的发射极串联电阻R1接地,所述NPN三极管M2的基极与NPN三极管M0的基极连接,所述NPN三极管M2的集电极接第一电流镜的输出端,所述NPN三极管M2的发射极接地,所述NPN三极管M2的集电极作为阈值产生电路的输出端接反相器INV1的输入端。
进一步的,所述第一电流镜包括PMOS管M3和M4,所述PMOS管M3和M4的源极同时接输入电源,所述PMOS管M3和M4的栅极相连,所述PMOS管M3的栅极和漏极接NPN三极管M1的集电极,所述PMOS管M4的漏极接NPN三极管M2的集电极。
进一步的,所述第一电流镜包括PNP三极管M6和M7,所述PNP三极管M6和M7的发射极同时接输入电源,所述PNP三极管M6和M7的基极相连,所述PNP三极管M7的基极和集电极接NPN三极管M1的集电极,所述PNP三极管M6的集电极接NPN三极管M2的集电极。
进一步的,还包括分压电路,所述分压电路的输入端接输入电源,所述分压电路的输出端接阈值产生电路的输入端。
更进一步的,所述分压电路包括电阻R3-R4、运放A1和NMOS管M5,所述电阻R3和R4串联后接在输入电源与地之间,所述电阻R3和R4的节点接运放A1的同相输入端,所述运放A1的反相输入端接电阻R0的第一端,所述运放A1的输出端接NMOS管M5的栅极,所述NMOS管M5的漏极接输入电源,所述NMOS管M5的源极接电阻R0的第一端。
更进一步的,所述电阻R3和/或电阻R4为可调电阻。
本实用新型还公开了另一种精确的POR电路,包括阈值产生电路和反相器INV1,所述阈值产生电路包括PNP三极管M0-M2、电阻R0-R1和第二电流镜,所述PNP三极管M0和M2的发射极面积相等,所述PNP三极管M0的发射极面积与PNP三极管M1的发射极面积的比值大于1,所述PNP三极管M0的发射极作为阈值产生电路的输入端接输入电源,所述PNP三极管M0的集电极串联电阻R0接地,所述PNP三极管M0-M2的基极和PNP三极管M0的集电极连接,所述PNP三极管M1的发射极串联电阻R1接PNP三极管M0的发射极,所述PNP三极管M1的集电极接第二电流镜的输入端,所述PNP三极管M2的发射极接PNP三极管M0的发射极,所述PNP三极管M2的集电极接第二电流镜的输出端,所述PNP三极管M2的集电极作为阈值产生电路的输出端接反相器INV1的输入端。
进一步的,还包括分压电路,所述分压电路的输入端接输入电源,所述分压电路的输出端接阈值产生电路的输入端。
更进一步的,所述分压电路包括电阻R3-R4、运放A1和NMOS管M5,所述电阻R3和R4串联后接在输入电源与地之间,所述电阻R3和R4的节点也运放A1的同相输入端,所述运放A1的反相输入端接PNP三极管M0的发射极,所述运放A1的输出端接NMOS管M5的栅极,所述NMOS管M5的漏极接输入电源,所述NMOS管M5的源极接PNP三极管M0的发射极。
更进一步的,所述电阻R3和/或电阻R4为可调电阻。
本实用新型的有益技术效果:
本实用新型充分考虑了电源电压、工艺偏差、温度对阈值的影响,利用三极管VBE的负温度系数与KT/q的正温度系数互相抵消,从而极大减少温度对阈值的影响;利用双极型(bipolar)器件的VBE随工艺偏差很小的特性减少工艺偏差对阈值的影响,从而得到低功耗的高精度的POR电路,阈值受温度及工艺波动偏差很小。
本实用新型还可以产生任意阈值值,拓展了应用范围。
附图说明
图1为传统的基于反相器的POR电路原理图;
图2为本实用新型实施例一的电路原理图;
图3为本实用新型实施例一的第一电流镜的电路原理图;
图4为本实用新型实施例的第一电流镜的另一电路原理图;
图5为本实用新型实施例二的电路原理图;
图6为本实用新型实施例三的电路原理图;
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
实施例一
如图2所示,一种精确的POR电路,包括阈值产生电路和反相器INV1,所述阈值产生电路包括NPN三极管M0-M2、电阻R0-R1和第一电流镜1,所述NPN三极管M0和M2的发射极面积相等,所述NPN三极管M0的发射极面积与NPN三极管M1的发射极面积之比为N:1,N大于1,所述电阻R0的第一端作为阈值产生电路的输入端接输入电源VIN,所述电阻R0的第二端分别接NPN三极管M0的集电极和基极,所述NPN三极管M0的发射极接地,所述NPN三极管M1的基极与NPN三极管M0的基极连接,所述NPN三极管M1的集电极接第一电流镜1的输入端,所述NPN三极管M1的发射极串联电阻R1接地,所述NPN三极管M2的基极与NPN三极管M0的基极连接,所述NPN三极管M2的集电极接第一电流镜1的输出端,所述NPN三极管M2的发射极接地,所述NPN三极管M2的集电极作为阈值产生电路的输出端接反相器INV1的输入端,反相器INV1的输出端输出复位信号CMPOUT。
本具体实施例中,如图3所示,第一电流镜1包括PMOS管M3和M4,所述PMOS管M3和M4的源极同时接输入电源VIN,所述PMOS管M3和M4的栅极相连,所述PMOS管M3的栅极和漏极(输入端)接NPN三极管M1的集电极,所述PMOS管M4的漏极(输出端)接NPN三极管M2的集电极。
当然,在其它实施例中,第一电流镜1也可以采用如图4所示的电路,其包括PNP三极管M6和M7,所述PNP三极管M6和M7的发射极同时接输入电源VIN,所述PNP三极管M6和M7的基极相连,所述PNP三极管M7的基极和集电极(输入端)接NPN三极管M1的集电极,所述PNP三极管M6的集电极(输出端)接NPN三极管M2的集电极。
当然,在其它实施例中,第一电流镜1还可以采用现有的其它电流镜电路,此是本领域技术人员可以轻易实现的,不再详细说明。
工作原理:本实施例所产生的比较翻转阈值VIN_th满足公式(1):
(VIN_th-VBE0)/R0=(VBE0-VBE1)/R1 (1)
其中,VBE0为NPN三极管M0的基极与发射极之间的电压差,VBE1为NPN三极管M1的基极与发射极之间的电压差,公式(1)经过变形成公式(2)
VIN_th=VBE0+(R0/R1)(VBE0-VBE1) (2)
其中VBE0和VBE1是负温度系数,由二极管(NPN三极管M1采用二极管接法)的电流公式可以得出VBE0-VBE1满足关系式(3)
VBE0-VBE1=(kT/q)*lnN (3)
K跟q为常数,T为温度,因此VBE0-VBE1是正温度系数,反相器INV1的翻转阈值VIN_th满足
VIN_th=VBE0+(kT/q)*lnN*R0/R1 (4)
由于VBE0为负温度系数,(kT/q)*R0/R1为正温度系数,因此通过合适的N值及R0/R1可以使得VIN_th得到很好的温度补偿。同时NPN三极管M0是个双极器件,因此其VBE0受工艺波动的偏差很小,因此可以得到总体受温度工艺偏差很小的VIN_th。实验表明该电路受温度工艺波动造成的VIN_th偏差范围为79mV,远低于传统的基于反相器结构的900mV左右的波动。
本实施例中,由于VBE0的值在常温下约为0.7V左右,如果想要达到比较理想的温度补偿,最终的VIN_th为1.2V左右。
实施例二
如图5所示,本实施例与实施例一的区别在于:还包括分压电路,所述分压电路的输入端接输入电源,所述分压电路的输出端接阈值产生电路的输入端。
本具体实施例中,所述分压电路包括电阻R3-R4、运放A1和NMOS管M5,所述电阻R3和R4串联后接在输入电源VIN与地之间,所述电阻R3和R4的节点接运放A1的同相输入端,所述运放A1的反相输入端接电阻R0的第一端(阈值产生电路的输入端),所述运放A1的输出端接NMOS管M5的栅极,所述NMOS管M5的漏极接输入电源VIN,所述NMOS管M5的源极接电阻R0的第一端。
本具体实施例中,所述电阻R3和/或电阻R4为可调电阻。
当然,在其它实施例中,分压电路还可以采用现有的分压电路结构,此是本领域技术人员可以轻易实现的,不再详细说明。
工作原理:阈值产生电路的输入端的输入电压VCC是通过电阻R3、电阻R4、NMOS管M5及运放A1得到,通过负反馈环路使得VCC=R4/(R3+R4)*VIN。通过实施例一的分析得知电压VCC的最优阈值在1.2V左右,因此,本实施例的阈值为VIN_th=1.2V*(R3+R4)/R3,通过改变电阻R3和/或电阻R4的阻值,即可得到任意的阈值VIN_th。
实施三
如图6所示,一种精确的POR电路,包括阈值产生电路和反相器INV1,所述阈值产生电路包括PNP三极管M0-M2、电阻R0-R1和第二电流镜2,所述PNP三极管M0和M2的发射极面积相等,所述PNP三极管M0的发射极面积与PNP三极管M1的发射极面积之比为N:1,N大于1,所述PNP三极管M0的发射极作为阈值产生电路的输入端接输入电源VIN,所述PNP三极管M0的集电极串联电阻R0接地,所述PNP三极管M0-M2的基极和PNP三极管M0的集电极连接,所述PNP三极管M1的发射极串联电阻R1接PNP三极管M0的发射极,所述PNP三极管M1的集电极接第二电流镜2的输入端,所述PNP三极管M2的发射极接PNP三极管M0的发射极,所述PNP三极管M2的集电极接第二电流镜2的输出端,所述PNP三极管M2的集电极作为阈值产生电路的输出端接反相器INV1的输入端,反相器INV1的输出端输出复位信号CMPOUT。
本具体实施例中,第二电流镜2采用现有的电流镜电路,此是本领域技术人员可以轻易实现的,不再详细说明。
本实施例的工作原理与实施例一相似,具体可以参考实施例一,此不再详细说明。
实施例四
本实施例与实施例三的区别在于:还包括分压电路,所述分压电路的输入端接输入电源VIN,所述分压电路的输出端接阈值产生电路的输入端。
本具体实施例中,分压电路与实施例二的分压电路结构相同,具体可以参考实施例二,此不再细说。
本实施例的工作原理与实施例二相似,具体可以参考实施例二,此不再详细说明。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化,均为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种精确的POR电路,其特征在于:包括阈值产生电路和反相器INV1,所述阈值产生电路包括NPN三极管M0-M2、电阻R0-R1和第一电流镜,所述NPN三极管M0和M2的发射极面积相等,所述NPN三极管M0的发射极面积与NPN三极管M1的发射极面积的比值大于1,所述电阻R0的第一端作为阈值产生电路的输入端接输入电源,所述电阻R0的第二端分别接NPN三极管M0的集电极和基极,所述NPN三极管M0的发射极接地,所述NPN三极管M1的基极与NPN三极管M0的基极连接,所述NPN三极管M1的集电极接第一电流镜的输入端,所述NPN三极管M1的发射极串联电阻R1接地,所述NPN三极管M2的基极与NPN三极管M0的基极连接,所述NPN三极管M2的集电极接第一电流镜的输出端,所述NPN三极管M2的发射极接地,所述NPN三极管M2的集电极作为阈值产生电路的输出端接反相器INV1的输入端。
2.根据权利要求1所述的精确的POR电路,其特征在于:所述第一电流镜包括PMOS管M3和M4,所述PMOS管M3和M4的源极同时接输入电源,所述PMOS管M3和M4的栅极相连,所述PMOS管M3的栅极和漏极接NPN三极管M1的集电极,所述PMOS管M4的漏极接NPN三极管M2的集电极。
3.根据权利要求1所述的精确的POR电路,其特征在于:所述第一电流镜包括PNP三极管M6和M7,所述PNP三极管M6和M7的发射极同时接输入电源,所述PNP三极管M6和M7的基极相连,所述PNP三极管M7的基极和集电极接NPN三极管M1的集电极,所述PNP三极管M6的集电极接NPN三极管M2的集电极。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的精确的POR电路,其特征在于:还包括分压电路,所述分压电路的输入端接输入电源,所述分压电路的输出端接阈值产生电路的输入端。
5.根据权利要求4所述的精确的POR电路,其特征在于:所述分压电路包括电阻R3-R4、运放A1和NMOS管M5,所述电阻R3和R4串联后接在输入电源与地之间,所述电阻R3和R4的节点接运放A1的同相输入端,所述运放A1的反相输入端接电阻R0的第一端,所述运放A1的输出端接NMOS管M5的栅极,所述NMOS管M5的漏极接输入电源,所述NMOS管M5的源极接电阻R0的第一端。
6.根据权利要求5所述的精确的POR电路,其特征在于:所述电阻R3和/或电阻R4为可调电阻。
7.一种精确的POR电路,其特征在于:包括阈值产生电路和反相器INV1,所述阈值产生电路包括PNP三极管M0-M2、电阻R0-R1和第二电流镜,所述PNP三极管M0和M2的发射极面积相等,所述PNP三极管M0的发射极面积与PNP三极管M1的发射极面积的比值大于1,所述PNP三极管M0的发射极作为阈值产生电路的输入端接输入电源,所述PNP三极管M0的集电极串联电阻R0接地,所述PNP三极管M0-M2的基极和PNP三极管M0的集电极连接,所述PNP三极管M1的发射极串联电阻R1接PNP三极管M0的发射极,所述PNP三极管M1的集电极接第二电流镜的输入端,所述PNP三极管M2的发射极接PNP三极管M0的发射极,所述PNP三极管M2的集电极接第二电流镜的输出端,所述PNP三极管M2的集电极作为阈值产生电路的输出端接反相器INV1的输入端。
8.根据权利要求7所述的精确的POR电路,其特征在于:还包括分压电路,所述分压电路的输入端接输入电源,所述分压电路的输出端接阈值产生电路的输入端。
9.根据权利要求8所述的精确的POR电路,其特征在于:所述分压电路包括电阻R3-R4、运放A1和NMOS管M5,所述电阻R3和R4串联后接在输入电源与地之间,所述电阻R3和R4的节点也运放A1的同相输入端,所述运放A1的反相输入端接PNP三极管M0的发射极,所述运放A1的输出端接NMOS管M5的栅极,所述NMOS管M5的漏极接输入电源,所述NMOS管M5的源极接PNP三极管M0的发射极。
10.根据权利要求9所述的精确的POR电路,其特征在于:所述电阻R3和/或电阻R4为可调电阻。
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CN201720775823.0U CN206848852U (zh) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | 一种精确的por电路 |
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Cited By (1)
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CN107066018A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-08-18 | 英麦科(厦门)微电子科技有限公司 | 一种精确的por电路 |
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