TW201409216A - 電源啟動重置電路 - Google Patents
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Abstract
一種電源啟動重置電路，包含有一第一電阻；一第一電晶體，其一第一端耦接於該第一電阻之一第二端，一控制端用來接收一參考電壓；一第二電阻，其一第一端耦接於該第一電晶體之一第二端；一第二電晶體，其一第一端耦接於該第二電阻之一第二端，一控制端耦接於該第二電晶體之一第二端並用來接收一輸入電壓；以及一比較器，其一第一輸入端用來接收一比較電壓，一第二輸入端用來接收該參考電壓，該比較器用來根據該比較電壓及該參考電壓產生一電源啟動重置訊號。
Description
本發明係指一種電源啟動重置(Power-on Reset)電路，尤指一種可精準進行電源啟動重置且具有低耗電的電源啟動重置電路。
在一電子裝置中，當電源啟動剛開始啟動時，輸入電壓較低無法供給電路正常運作，因此需要一電源啟動重置(Power-on Reset)電路來偵測輸入電壓大小，然後於輸入電壓上升至可供後端電路正常運作之一特定電壓值時，才產生電源啟動重置訊號指示後端電路開始運作。
舉例來說，習知一電源啟動重置電路可使用分壓電阻對輸入電壓分壓後，再由一比較器將輸入電壓之分壓與一參考電壓進行比較，於輸入電壓之分壓大於參考電壓時比較器所輸出之一電源啟動重置訊號轉態以指示後端電路開始運作。
在此結構下，雖然經由比較器進行比較可精準地於輸入電壓達到所設定之特定電壓值時指示後端電路開始運作，但由於使用分壓電阻對輸入電壓分壓，因此需使用阻值較大且較耗佈局面積之電阻，以避免操作過程中電流過大而消耗過多能量。此外，由於此結構下需使用一關閉開關以於電源關閉時關閉所有電流，因此關閉開
關於導通時具有一導通電阻產生壓差，會造成比較器無法完全精準地於輸入電壓達到所設定之特定電壓值時指示後端電路開始運作。
另一方面，請參考第1圖，第1圖為習知另一電源啟動重置電路10之示意圖。在電源啟動重置電路10中，當一輸入電壓VIN大於一參考電壓VREF、一閘源極電壓差VGS3以及一飽和電壓VDsat2之和時(VIN>VREF+VGS3+VDsat2，即一路徑P1)，一電晶體MP3導通然後連帶導通電晶體MN1、MN2，此時一反向器102之輸入端由輸入電壓VIN之高準位拉至一接地電壓之低準位，因此反向器102所輸出之一電源啟動重置訊號POR轉態以指示後端電路開始運作。
在此結構下，由於透過一電流鏡MP1、MP2、MP4及一電流鏡MN1、MN2對一電流源100所產生之一電流Iq進行複製以控制電源啟動重置訊號POR轉態，因此結構上不需耗佈局面積之大電阻即可以小電流操作而避免消耗過多能量。然而，由於電晶體MP1、MP2、MP3、MP4、MN1、MN2之製程差異，可能會造成電源啟動重置訊號POR轉態時輸入電壓VIN可能無法準確到達可供後端電路正常運作之一特定電壓值(VIN>VREF+VGS3+VDsat2)，而於運作時發生問題。
在習知技術中，使用分壓電阻及比較器架構之電源啟動重置電路雖可精準地於輸入電壓達到所設定之特定電壓值時指示後端電路
開始運作，但需使用阻值較大且較耗佈局面積之電阻；而使用電流鏡架構之電源啟動重置電路10雖不需耗佈局面積之大電阻即可以小電流操作，但由於電晶體之製程差異，可能會造成電源啟動重置訊號POR轉態時輸入電壓VIN可能無法準確到達可供後端電路正常運作之特定電壓值。有鑑於此，習知技術實有改進之要。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種可精準進行電源啟動重置且具有低耗電的電源啟動重置電路。
本發明揭露一種電源啟動重置電路。該電源啟動重置電路包含有一第一電阻，包含有一第一端以及一第二端，該第一端耦接於一接地端；一第一電晶體，包含有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端耦接於該第一電阻之該第二端，該控制端用來接收一參考電壓；一第二電阻，包含有一第一端以及一第二端，該第一端耦接於該第一電晶體之該第二端；一第二電晶體，包含有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端耦接於該第二電阻之該第二端，該控制端耦接於該第二電晶體之該第二端並用來接收一輸入電壓；以及一比較器，包含有一第一輸入端以及一第二輸入端，該第一輸入端耦接於該第二電阻之該第一端與該第一電晶體之該第二端之間，用來接收一比較電壓，該第二輸入端用來接收該參考電壓，該比較器用來根據該比較電壓及該參考電壓產生一電源啟動重置訊號。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一電源啟動重置電路20之示意圖。電源啟動重置電路20包含有電阻R1、R2、電晶體MN3、MN4以及一比較器200，詳細架構與連接方式如第2圖所示，即電阻R1之一第一端耦接於一接地端，電晶體MN3之一第一端(如一源極)耦接於電阻R1之一第二端，一控制端(如一閘極)用來接收一參考電壓VREF’，電阻R2之一第一端耦接於電晶體MN3之一第二端(如一汲極)，電晶體MN4之一第一端耦接於電阻R2之一第二端，一控制端耦接於電晶體MN4之一第二端並用來接收一輸入電壓VIN，比較器200之一第一輸入端耦接於電阻R2之該第一端與電晶體MN3之該第二端之間，用來接收一比較電壓VC，一第二輸入端用來接收參考電壓VREF’，比較器200可根據比較電壓VC及參考電壓VREF’產生一電源啟動重置訊號POR’(比較器200由輸入電壓VIN驅動)。
在此結構下，流經電阻R1、R2之一電流I之大小為參考電壓VREF’減去一閘源極電壓差VGS3’除以電阻R1(即I=(VREF’-VGS3’)/R1)，因此比較電壓VC之大小為輸入電壓VIN減去一閘源極電壓差VGS4’後再減去電阻R2乘上電流I(即VC=VIN-VGS4’-R2 ＊(VREF’-VGS3’)/R1)。因此，若適當設計使電阻R1、R2匹配，且電晶體MN3、MN4匹配(即電阻R1、R2之阻值相同且閘源極電壓差VGS3’、VGS3’相同)，則比較電壓VC變為輸入電壓VIN減去參考電壓VREF’(即VC=VIN-VGS4’-(VREF
’-VGS3’)=VIN-VREF’)，使得於電源啟動而輸入電壓VIN上升至為參考電壓VREF’兩倍之一特定電壓值時，比較器200所產生之電源啟動重置訊號POR’轉態以指示後端電路開始運作。
在此情況下，相較於習知使用電流鏡架構之電源啟動重置電路10，由於使用比較器200產生電源啟動重置訊號POR’，且電阻R1、R2為具有相同溫度係數之同型電阻，因此參考電壓VREF’為一與溫度無關之參考電壓，而電源啟動重置訊號POR’的比較點可十分精準。另一方面，相較於習知使用分壓電阻及比較器架構之電源啟動重置電路，由於電流I之大小係與參考電壓VREF’及電阻R1相關(參考電壓VREF’較小)，因此於相同電阻(相同佈局面積)下可以較小的電流I操作而節省能量，而於相同電流下可以較小的電阻R1、R2結構而節省面積。此外，電源啟動重置電路20於電源關閉時可將參考電壓VREF’切換至0V即可將關閉電流，因此不需額外增加關閉開關於導通時具有一導通電阻產生壓差，使得比較器200可更精準地於輸入電壓達到所設定之特定電壓值時指示後端電路開始運作。如此一來，本發明可精準進行電源啟動重置，且可具有低耗電或較小佈局面積。
值得注意的是，本發明之主要精神在於適當設計電阻R1、R2、電晶體MN3、MN4之結構產生比較電壓VC，以精準進行電源啟動重置，且具有低耗電或較小佈局面積。本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，在上述實施例中，電
晶體MN3、MN4為N型金氧半(Metal oxide semiconductor，MOS)電晶體，且電晶體MN3、MN4之第一端、第二端以及控制端分別為源極、汲極以及閘極，但在其它實施例中，亦可以P型電晶體實施，唯需連帶修改電晶體及電阻R1、R2與參考電壓VREF’及輸入電壓VIN之連接方式，以達到上述效果。此外，在上述實施例中，係設計電阻R1、R2之阻值相同，因此於電源啟動而輸入電壓VIN上升至為參考電壓VREF’兩倍之特定電壓值時，比較器200所產生之電源啟動重置訊號POR’轉態以指示後端電路開始運作，但在其它實施例中，亦可設計電阻R1、R2之阻值為其它特定比例，而於電源啟動且輸入電壓VIN上升至所設定特定電壓值時(此時所設定特定電壓值除與參考電壓VREF’相關外亦與閘源極電壓差VGS3’、VGS4’相關)，比較器200所產生之電源啟動重置訊號POR’轉態以指示後端電路開始運作。
在習知技術中，使用分壓電阻及比較器架構之電源啟動重置電路雖可精準地於輸入電壓達到所設定之特定電壓值時指示後端電路開始運作，但需使用阻值較大且較耗佈局面積之電阻；而使用電流鏡架構之電源啟動重置電路10雖不需耗佈局面積之大電阻即可以小電流操作，但由於電晶體之製程差異，可能會造成電源啟動重置訊號POR轉態時輸入電壓VIN可能無法準確到達可供後端電路正常運作之特定電壓值。相較之下，本發明可適當設計電阻R1、R2、電晶體MN3、MN4之結構產生比較電壓VC，以精準進行電源啟動重置，且具有低耗電或較小佈局面積。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、20‧‧‧電源啟動重置電路
100‧‧‧電流源
102‧‧‧反向器
200‧‧‧比較器
VIN‧‧‧輸入電壓
VREF、VREF’‧‧‧參考電壓
MP1、MP2、MP3、MP4‧‧‧電晶體
MN1、MN2、MN3、MN4‧‧‧電晶體
P1‧‧‧路徑
POR、POR’‧‧‧電源啟動重置訊號
Iq、I‧‧‧電流
R1、R2‧‧‧電阻
VC‧‧‧比較電壓
第1圖為習知一電源啟動重置電路之示意圖。
第2圖為本發明實施例一電源啟動重置電路之示意圖。
20‧‧‧電源啟動重置電路
200‧‧‧比較器
VIN‧‧‧輸入電壓
VREF’‧‧‧參考電壓
MN3、MN4‧‧‧電晶體
POR’‧‧‧電源啟動重置訊號
I‧‧‧電流
R1、R2‧‧‧電阻
VC‧‧‧比較電壓
Claims (5)
- 一種電源啟動重置(Power-on Reset)電路，包含有：一第一電阻，包含有一第一端以及一第二端，該第一端耦接於一接地端；一第一電晶體，包含有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端耦接於該第一電阻之該第二端，該控制端用來接收一參考電壓；一第二電阻，包含有一第一端以及一第二端，該第一端耦接於該第一電晶體之該第二端；一第二電晶體，包含有一第一端、一第二端以及一控制端，該第一端耦接於該第二電阻之該第二端，該控制端耦接於該第二電晶體之該第二端並用來接收一輸入電壓；以及一比較器，包含有一第一輸入端以及一第二輸入端，該第一輸入端耦接於該第二電阻之該第一端與該第一電晶體之該第二端之間，用來接收一比較電壓，該第二輸入端用來接收該參考電壓，該比較器用來根據該比較電壓及該參考電壓產生一電源啟動重置訊號。
- 如請求項1所述之電源啟動重置電路，其中該第一電阻之阻值與該第二電阻之阻值相同。
- 如請求項2所述之電源啟動重置電路，其中於電源啟動而該輸入電壓上升至為該參考電壓兩倍之一特定電壓值時，該電源啟 動重置訊號轉態以指示後端電路開始運作。
- 如請求項1所述之電源啟動重置電路，其中該第一電晶體與該第二電晶體為N型金氧半(Metal oxide semiconductor，MOS)電晶體，而該第一電晶體與該第二電晶體之該第一端、該第二端以及該控制端分別為源極、汲極以及閘極。
- 如請求項1所述之電源啟動重置電路，其中於電源啟動而該輸入電壓上升至一特定電壓值時，該電源啟動重置訊號轉態以指示後端電路開始運作。
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