CN212935871U - 一种低功耗低温漂的预复位电路 - Google Patents

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冯旭
丁晓兵
成学斌
丁丁
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Abstract

本实用新型涉及一种低功耗低温漂的预复位电路，属于集成电路技术领域。特征在于：包括一个电阻R1、三个MOS管M1、M2、M3和一个整形输出电路；其中电阻R1为低温漂电阻，MOS管M1和电阻R1串联后两端分别接供电电压VDD和地，电阻R1和MOS管M1的连接点输出分压V1；MOS管M2和M3的栅极互相连接并与电阻R1和MOS管M1的连接点相连，MOS管M2和M3的源极分别接供电电压VDD和地，MOS管M2和M3的漏极互相连接并与整形输出电路的输入端相连，向其输入反向电压V2，整形电路的输出端输出预复位信号。本实用新型提供的预复位电压不受上电速度的影响，并同时具备上电复位和掉电复位双重功能。

Description

一种低功耗低温漂的预复位电路
技术领域
本实用新型涉及一种低功耗低温漂的预复位电路，属于集成电路技术领域。
背景技术
在电路系统的电源监测过程中，往往需要一个可以监测电源工作电压点的复位电路或者指示电路。因为这个模块要实时监测，所以需要做到极低的功耗或者零功耗，以满足整个系统(例如一颗MCU芯片)低功耗的需求。为了降低功耗，当前使用的预复位电路通常是是电阻电容结构或电阻二极管结构。
电阻电容结构的预复位电路工作原理是VDD开始上电时，由于电容两端的电压不能突变，需要时间给电容充电。当VDD快速开启时，电容上的电压初始值为零，经过整形电路后可以提供给后面做复位信号，经过一段时间后，电容充满，整形电路后面的信号翻转，退出复位。这个结构的缺点是对上电速度有要求，当上电速度很慢时，电容上的电压跟随VDD，导致复位信号无法及时发出，系统复位失败；并且在掉电时，由于电容上的电荷泄放不及时，无法给出掉电复位。
电阻二极管结构的预复位电路工作原理是当VDD小于二极管D1的击穿电压时，二极管D1上的电压就是VDD电压，也就是D1上的电压跟随VDD，后面的整形电路不翻转时整形电路输出复位态。当VDD电压超过二极管的击穿电压后，D1上电压大于整形电路的翻转阈值，整形电路翻转，退出复位。这个结构的缺点是功耗大，而如果采用倒比管减小电流又会导致第二级的面积增大，并且由于二极管的击穿电压对于温度变化是线性的，所以预复位电压随着温度的变高而变小导致有较大的温漂。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种低功耗低温漂的预复位电路，特点是可靠性高，工作电压范围宽，功耗低，复位阈值温漂小，不受上电速度限制。
技术方案如下：
一种低功耗低温漂的预复位电路，包括一个电阻R1、三个MOS管M1、M2、M3和一个整形输出电路；其中电阻R1和MOS管M1串联，一端接供电电压VDD，另一端接地，电阻R1和MOS管M1的连接点输出分压V1；MOS管M2和M3的栅极互相连接并与电阻R1和MOS管M1的连接点相连，MOS管M2和M3的源极分别接供电电压VDD和地，MOS管M2和M3的漏极互相连接并与整形输出电路的输入端相连，向其输入反向电压V2，整形电路的输出端输出预复位信号。
进一步的，MOS管M2为P沟道MOS晶体管，MOS管M3为N沟道MOS晶体管，MOS管M2的源极接供电电压VDD，MOS管M3的源极接地。
进一步的，MOS管M1为N沟道MOS晶体管，其源极接地，栅极接入供电电压VDD，漏极与电阻R1连接。
进一步的，MOS管M1为P沟道MOS晶体管，其源极接入供电电压VDD，栅极接地，漏极与电阻R1连接。
进一步的，整形电路为将输入电压滤波后根据设定条件转为高电平或低电平信号的电路。
有益效果：
1)本实用新型提供的预复位电压不受供电电压VDD上电速度的影响，可以满足任意上电速度的需求。
2)同时具备上电复位和掉电复位双重功能。
3)能通过调整电阻大小和MOS管长宽比等多种方法调整复位电路监测点的温漂，降低功耗。
附图说明
图1为本实用新型使用N沟道MOS晶体管与电阻串联的整体电路图；
图2为本实用新型使用P沟道MOS晶体管与电阻串联的整体电路图；
图3为本实用新型中MOS管M1的导通电阻随VDD变化的示意图；
图4为本实用新型中V1和V2随VDD变化的示意图；
其中：M1、M2、M3均为MOS管，R1为电阻、VDD为供电电压、V1为分压、V2为反向电压。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：
如图1和图2所示一种低功耗低温漂的预复位电路，包括一个电阻R1、三个MOS管M1、M2、M3和一个整形输出电路；其中电阻R1为低温漂电阻，MOS管M1和电阻R1串联后两端分别接供电电压VDD和地，电阻R1和MOS管M1的连接点输出分压V1；MOS管M2和M3的栅极互相连接并与电阻R1和MOS管M1的连接点相连，MOS管M2和M3的源极分别接供电电压VDD和地，MOS管M2和M3的漏极互相连接并与整形输出电路的输入端相连，向其输入反向电压V2，整形电路的输出端输出预复位信号。
MOS管M2为P沟道MOS晶体管，MOS管M3为N沟道MOS晶体管，MOS管M2的源极接供电电压VDD，MOS管M3的源极接地。
如图1所示，MOS管M1为N沟道MOS晶体管，其源极接地，栅极接入供电电压VDD，漏极与电阻R1连接。
如图2所示，MOS管M1为P沟道MOS晶体管，其源极接入供电电压VDD，栅极接地，漏极与电阻R1连接。
整形电路为将输入电压滤波后根据设定条件转为高电平或低电平信号的电路。
实施例1，本实用新型采用N沟道MOS晶体管与电阻串联的方案时，当栅极电压也就是VDD电压小于阈值电压，N沟道MOS晶体管的导通电阻无穷大，电阻R1没有电流，V1电压等于VDD电压，经过M2和M3组成反相器后的输出反向电压V2是低电平，在经过整形电路后发出上电完成前的复位信号。
上电复位过程：随着VDD电压继续增加，N沟道MOS晶体管M1开始导通，V1从VDD开始逐渐减小。由于V1点的电压就是电阻R1和M1导通阻抗Ron的分压，当V1的电压导致M2和M3组成的反相器翻转时，反相器由低变高，经过后面的整形电路滤波整形，输出复位的信号，上电复位完成。
掉电复位过程：由于在上电完成后，V1的电压维持较低的电平(不一定为零)，M2和M3组成的反相器中的M2导通能力高于M3的导通能力，反相器输出高电平，当VDD慢慢降低时，M1的导通能力逐渐下降，当M1的导通电阻和R1的分压V1导致反相器翻转时，反相器由高变低，经过后面的整形电路滤波整形，输出复位信号，完成掉电复位。
上电复位和掉电复位的阈值点VDDPOR(VDD的复位阈值点)，就是M1的导通阻抗和R1的分压导致反相器翻转的点。这个点由几个因素决定：
1、PMOS管M2的阈值电压VTHP
2、NMOS管M1的阈值电压VTHN，NMOS管本身的单位面积栅氧化层电容COX，NMOS的沟道迁移率μn，NMOS管M1的宽长比W/L
3、电阻的值R1
NMOS管M1线性区的电阻为
Figure BDA0002571248250000051
因为M1的VGSn就是VDD，所以M1的线性区导通电阻为
Figure BDA0002571248250000052
当VDD处于监测阈值时，V1的值为：
Figure BDA0002571248250000053
因为此时V1正好导致PMOS管M2导通，所以
V1≈VGSP＝VDD-VTHP ③
由①②③可以得出：
Figure BDA0002571248250000054
在假设VTHN≈VTHP的情况下，把上式中的VTHP换成VTHN。得到此时的表达式：
Figure BDA0002571248250000055
由于R1和Ron在监测点附近是同一个量级，可以用Ron替代R1。
由④和①式变换为：
Figure BDA0002571248250000061
可以看出VDDPOR的值是一个与MOS管VTH相关的电压，假设VTHN是0.6V-0.8V附近，则VDDPOR可以监测1.1V-1.9V左右的电压。
通过调整MOS管和电阻的类型，可以设计出任意需要的预复位电压，并能将温漂控制在很小值。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低功耗低温漂的预复位电路，其特征在于：包括一个电阻R1、三个MOS管M1、M2、M3和一个整形输出电路；其中电阻R1为低温漂电阻，MOS管M1和电阻R1串联后两端分别接供电电压VDD和地，电阻R1和MOS管M1的连接点输出分压V1；MOS管M2和M3的栅极互相连接并与电阻R1和MOS管M1的连接点相连，MOS管M2和M3的源极分别接供电电压VDD和地，MOS管M2和M3的漏极互相连接并与整形输出电路的输入端相连，向其输入反向电压V2，整形电路的输出端输出预复位信号。
2.如权利要求1所述的低功耗低温漂的预复位电路，其特征在于：所述的MOS管M2为P沟道MOS晶体管，MOS管M3为N沟道MOS晶体管，MOS管M2的源极接供电电压VDD，MOS管M3的源极接地。
3.如权利要求1所述的低功耗低温漂的预复位电路，其特征在于：所述的MOS管M1为N沟道MOS晶体管，其源极接地，栅极接入供电电压VDD，漏极与电阻R1连接。
4.如权利要求1所述的低功耗低温漂的预复位电路，其特征在于：所述的MOS管M1为P沟道MOS晶体管，其源极接入供电电压VDD，栅极接地，漏极与电阻R1连接。
5.如权利要求1所述的低功耗低温漂的预复位电路，其特征在于：所述的整形电路为将输入电压滤波后根据设定条件转为高电平或低电平信号的电路。
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