TWI697679B - 可設定偵測電壓值之電壓偵測電路 - Google Patents

可設定偵測電壓值之電壓偵測電路 Download PDF

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本發明揭露一種可設定偵測電壓值之電壓偵測電路，該電路包含： 一第一電流源、一第二電流源、一致能開關、及一可設定的低電壓偵測器：該第一電流源串聯於該致能開關後接地；該致能開關接收一外部致能訊號；該第一電流源與該第二電流源係為相等的偏壓電流源，且串聯於該可設定的低電壓偵測器後接地；該可設定的低電壓偵測器接收一外部的選擇電壓後，決定其偵測電壓的位準，並在致能後輸出一偵測電壓。本發明之電路能夠補償隨著溫度變化而產生的電路電性變化，可設定並維持穩定的低電壓LV轉換點，應用廣泛。

Description

可設定偵測電壓值之電壓偵測電路
本發明係有關一種可設定偵測電壓值之電壓偵測電路。
低電壓偵測電路為行動電子產品中不可或缺的重要元件。第1圖所示為習知的一種偏壓電流源(bias current source)，將一固定電壓源VDD轉變成為一電流源，其特色為其電流IMNL隨溫度上升而下降；為了成為隨溫度上升而電流下降的電流源，其中之NMOS電晶體MNL必須在三極區(Triode Region)工作。第2圖所示為習知的一種電位判斷電路，其中由於NMOS電晶體MN2的電壓閥值Vth隨溫度變化而變，為了創造一個不隨溫度變化的低電壓LV轉換點，因此必須造出一個跟MN2隨溫度變化一致的參考電壓VREF，由於VREF=電流(IMPR)×電阻(R1)，因此必須建構出一個電流源IMPR有著跟MN2的電壓閥值Vth一樣的溫度變化特性。將第1圖與第2圖中的電路結合後，即成為第3圖中所示的一種低電壓偵測電路，換言之，即是將第1圖中偏壓電流源的鏡電流(mirror current)做為第2圖中電位判斷電路的電流源。雖然第3圖中的低電壓偵測電路能夠補償隨著溫度變化而產 生的電路電性變化，維持穩定的低電壓LV轉換點，但是卻僅能針對單一特定值的電壓進行偵測，在應用上仍受到限制。
本發明之一實施例揭露一種可設定偵測電壓值之電壓偵測電路，該電路包含：一第一電流源、一第二電流源、一致能開關、以及一可設定的低電壓偵測器，其中：該第一電流源串聯於該致能開關後接地；該致能開關接收一外部致能訊號以致能(enable)該電壓偵測電路進行偵測；該第一電流源與該第二電流源係為相等的偏壓電流源，且串聯於該可設定的低電壓偵測器後接地；該可設定的低電壓偵測器接收一外部的選擇電壓後，決定其偵測電壓的位準，並在致能後輸出一偵測電壓；其中，該可設定的低電壓偵測器更包含：一分壓器、複數個整波器(waveform shaper)、以及一選擇器(selector)；該分壓器係串聯於該第二電流源與接地之間；該複數個整波器係並聯於該分壓器與該選擇器之間，以將來自該分壓器的複數個電波訊號進行波形整波；該選擇器接受該外部選擇電壓，決定該偵測電壓。
在一較佳實施例中，該第二電流源係為該第一電流源的鏡電流。
在一較佳實施例中，其中該分壓器係由複數個電阻串聯而成，且相鄰電阻間的串接點可輸出一個電波訊號。
在一較佳實施例中，其中該整波器係為一施密特觸發器(Schmitt Trigger)；除了一個施密特觸發器係連接在該第二電流源與第一個串聯電阻之間外，其他每個施密特觸發器係連接於該相鄰電阻間的串接點。
在一較佳實施例中，其中該選擇器為一多工器。
410:致能開關
420:可設定的低電壓偵測器
421:分壓器
422:整波器
423:選擇器
I1:第一電流源
I2:第二電流源
第1圖所示為習知的一種偏壓電流源；第2圖所示為習知的一種電位判斷電路；第3圖所示為習知的一種低電壓偵測電路；第4圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的架構示意圖；第5圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的方塊示意圖；第6圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的實施例示意圖；第7圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的輸出波形示意圖；第8圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的輸出電壓位準模擬示意圖；第9圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的輸出電壓位準對溫度變化的模擬示意圖。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。
本發明主要係揭露一種可設定偵測電壓值之電壓偵測電路。第4圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的架構示意圖；如第4圖所示，本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路包含：一第一電流源I1、一第二電流源I2、一致能開關410、以及一可設定的低電壓偵測器420，其中：該第一電流源I1串聯於該致能開關410後接地；該致能開關410接收一外部致能訊號(Enable)以致能該電壓偵測電路進行偵測；該第一電流源I1與該第二電流I2源係為相等的偏壓電流源，且串聯於該可設定的低電壓偵測器後接地；該可設定的低電壓偵測器420接收一外部的選擇電壓Voltage Select後，決定其偵測電壓的位準，並在致能後輸出一偵測電壓Output。
值得說明的是，該第二電流源I2可為該第一電流源I1的鏡電流。
其中，該可設定的低電壓偵測器420係如第5圖所示之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的方塊示意圖。如第5圖所示，該可設定的低電壓偵測器420更包含：一分壓器421、複數個整波器(waveform shaper)422、以及一選擇器(selector)423；該分壓器421係串聯於該第二電流源I2與接地之間；該複數個整波器422係並聯於該分壓器421與該選擇器423之間，以將來自該分壓器421的複數個電波訊號進行波形整波；該選擇器423接受該外部選擇電壓Voltage Select，決定該偵測電壓Output。
換言之，本發明的電路係透過該分壓器421來產生不同電壓準位，再經過該整波器422來避免雜訊干擾，最後透過該選擇器423來選擇所需偵測的電壓準位，達到不同電壓準位偵測的功能。
第6圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的實施例示意圖。如第6圖所示，在本實施例中，其中該分壓器421係由複數個電阻串聯而成，且相鄰電阻間的串接點可輸出一個電波訊號。再者，該整波器422係為一施密特觸發器(Schmitt Trigger)；除了一個施密特觸發器係連接在該第二電流源I2與第一個串聯電阻之間外，其他每個施密特觸發器係連接於該相鄰電阻間的串接點。其中該選擇器423為一多工器。
在本實施例中，藉由一長通道長度的NMOS(long channel)MNL產生一第一電流源I1，其偏壓電流公式為：
Figure 108119811-A0305-02-0008-1
Temp↑=>μ eff ↓=>β↓=>V th ↓=>I (MNL)↓
該第一電流源I1會隨溫度上升而下降，再利用電流鏡(current mirror)複製一第二電流源I2，使得I1=I2。
該第二電流源I2流過電阻串Rtot(亦即，R1、R2、R3、R4串接)產生電壓降，並利用電阻的溫度特性來降低溫度對電壓的影響，使其產生的電壓不易受溫度影響。圖中各點電壓公式如下：REFV_N1=I2×Rtot
Figure 108119811-A0305-02-0009-2
若多工器切換至00開關時，偵測電壓為2.4V。當VDD上升至2.4V時，REFV_N1會優先達到施密特觸發器的輸入高電壓閾值(VIH)，使得施密特觸發器輸出(O1)轉態再透過多工器輸出VDD。所產生的電壓降透過施密特觸發器(schmitt trigger)整波且抑制雜訊干擾。
同理，若VDD持續上升到2.8V，會使REFV_N2達到施密特觸發器的輸入高電壓閾值(VIH)，使施密特觸發器輸出(O2)轉態。若多工器開關選擇10，由於REFV_N3並未達到施密特觸發器高電壓閾值(VIH)，所以施密特觸發器輸出(O3)並未轉態，導致多工器輸出為0V；若多工器開關選擇01時，多工器輸出電壓值為VDD。
參考第7圖，且配合第6圖的多工器輸入端，第7圖所示為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的輸出波形示意圖。如第7圖所示，當選擇電壓Voltage Select為00時，代表所設定的偵測電壓值為2.4V，相對地，其輸出電壓Output在輸入電壓VDD達到2.4V時偵測到，且開始輸出VDD。同 樣地，當選擇電壓Voltage Select為01時，代表所設定的偵測電壓值為2.8V；其輸出電壓Output在輸入電壓VDD達到2.8V時偵測到，且開始輸出VDD；以此類推。換言之，當選擇電壓Voltage Select為10時，代表所設定的偵測電壓值為3.2V，其輸出電壓Output在輸入電壓VDD達到3.2V時偵測到，且開始輸出VDD；當選擇電壓Voltage Select為11時，代表所設定的偵測電壓值為3.6V，其輸出電壓Output在輸入電壓VDD達到3.6V時偵測到，且開始輸出VDD。
第8圖與第9圖所示分別為本發明之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路的輸出電壓位準模擬與輸出電壓位準對溫度變化的模擬示意圖。如第8圖所示，圖之上半部為輸入電壓源VDD的的波形，而下半部為對應的輸出電壓Output，而其中之縱向平行的四條線代表可以設定的四個偵測電壓，依序為2.4V、2.8V、3.2V、及3.6V。第9圖中的各曲線代表可以設定的四個偵測電壓(依序為2.4V、2.8V、3.2V、及3.6V)時，輸出電壓位準隨著溫度變化而產生的變化，其中橫軸為溫度。
然而，上述實施例僅例示性說明本發明之功效，而非用於限制本發明，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。此外，在上述該些實施例中之元件的數量僅為例示性說明，亦非用於限制本發明。因此本發明之權利保護範圍，應如以下之申請專利範圍所列。
410:致能開關
420:可設定的低電壓偵測器
I1:第一電流源
I2:第二電流源

Claims (6)

  1. 一種可設定偵測電壓值之電壓偵測電路，該電路包含：一第一電流源、一第二電流源、一致能開關、以及一可設定的低電壓偵測器；其中：該第一電流源串聯於該致能開關後接地；該致能開關接收一外部致能訊號以致能該電壓偵測電路進行偵測；該第一電流源與該第二電流源係為相等的偏壓電流源，且串聯於該可設定的低電壓偵測器後接地；該可設定的低電壓偵測器接收一外部的選擇電壓後，決定其偵測電壓的位準，並在致能後輸出一偵測電壓； 其中，該可設定的低電壓偵測器更包含：一分壓器、複數個整波器、以及一選擇器；該分壓器係串聯於該第二電流源與接地之間；該複數個整波器係並聯於該分壓器與該選擇器之間，以將來自該分壓器的複數個電波訊號進行波形整波；該選擇器接受該外部選擇電壓，決定該偵測電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路，其中該第二電流源係為該第一電流源的鏡電流。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路，其中該分壓器係由複數個電阻串聯而成，且相鄰電阻間的串接點可輸出一個電波訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路，其中該整波器係為一施密特觸發器(Schmitt Trigger)；除了一個施密特觸發器係連接在該第二電流源與第一個串聯電阻之間外，其他每個施密特觸發器係連接於該相鄰電阻間的串接點。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路，其中該選擇器為一多工器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可設定偵測電壓值之電壓偵測電路，更包含一防彈跳電路、以及一第三電流源；其中該第三電流源係為該第一電流源的鏡電流，且與該防彈跳電路串聯後接地；該偵測電壓經過該防彈跳電路後再輸出。
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