一种电源波动的数字检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种电源波动的数字检测电路，涉及检测电路技术领域，其技术方案要点包括第一NMOS管MN1、第一NMOS管MN3、第一NMOS管MN4、第二NMOS管MN2、第二NMOS管MN5、第二NMOS管MN6、第一PMOS管MP4、第一PMOS管MP5、第一PMOS管MP6、第二PMOS管MP0、第二PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第二PMOS管MP3、电容C

【技术实现步骤摘要】
一种电源波动的数字检测电路


[0001]本专利技术涉及检测电路
，更具体地说，它涉及一种电源波动的数字检测电路。

技术介绍

[0002]无论外部电源还是内部电源的稳定性，对整个芯片或芯片内部某些模块的正常工作，都至关重要。当电源电压波动太大时，电路的性能会下降，功能也可能会发生异常。尽管在芯片设计时，尽量增加其对外部或内部电源的抗干扰性，但为了保证芯片正常工作，还是会要求其电源必需稳定在一定的范围之内。当芯片里一些模块的电源来自内部电源管理单元时，PMU输出电压的稳定性是一个重要指标。
[0003]因此设计芯片中的PMU模块时，为保证其输出电源的负载模块正常工作，必须限制其输出电压的波动幅度。为了控制PMU输出电压的波动范围，首先需要检测出其波动。以图1的LDO为例，当负载电流突然增加时，由于LDO输出电压的反馈环路带宽有限，输出级功率管的电流来不及响应。在瞬态的短时间里，增加的输出电流主要从输出端的负载电容上获取电荷。从而使输出电压下冲。直到LDO的功率管输出电流增加到和负载电流一样大小时，其输出电压才停止下冲，并逐渐恢复到稳态的正常值。相反，当LDO的负载电流突然减小时，其输出级功率管的电流来不及减小而导致输出电压过冲。为了减小LDO输出电压的波动幅度和持续时长，需要检测其瞬态的电压波动，然后根据检测结果，通过快速负载响应反馈电路来减小输出电压的波动。
[0004]传统的PMU输出电压检测和反馈控制是在全模拟电流和电压的领域完成的。通常是通过带宽大的反馈回路，快速增加或减小，比如LDO输出功率管的电流。全模拟检测和控制的缺点是反馈控制的灵活性不够。在一些数字控制的LDO中，对输出电压波动的检测结果可能是数字的，比如使用模数转换器。这样的ADC则必须是转换速率非常高的，才能即时检测到PMU输出电压的变化。有一些不使用ADC的数字检测方法，但这些数字检测方法和电路实现都不够可靠且性能不佳，难以使用在实际的芯片设计中。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种电源波动的数字检测电路。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一种电源波动的数字检测电路，包括第一NMOS管MN1、第一NMOS管MN3、第一NMOS管MN4、第二NMOS管MN2、第二NMOS管MN5、第二NMOS管MN6、第一PMOS管MP4、第一PMOS管MP5、第一PMOS管MP6、第二PMOS管MP0、第二PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第二PMOS管MP3、电容C
flt
、反相器和缓冲器。
[0008]输入电流源I
bias
与第一NMOS管MN3的漏极连接，第一NMOS管MN3的漏极与栅极短接，第一NMOS管MN3的源极接地，第一NMOS管MN4和第一NMOS管MN1的源极接地，第一NMOS管
MN4和第一NMOS管MN1的栅极接到第一NMOS管MN3的栅极。
[0009]第一NMOS管MN4的漏极接到第一PMOS管MP4的漏极，第一PMOS管MP4的漏极和栅极短接，第一PMOS管MP5和第一NMOS管MP6的源极接电压源Vdd2，第一PMOS管MP5和第一PMOS管MP6的栅极接到第一PMOS管MP4的栅极。
[0010]第一NMOS管MN1的漏极接到第二PMOS管MP3的漏极，第二PMOS管MP3的栅极和漏极短接，第二PMOS管MP3的源极接到第二PMOS管MP1的漏极，第二PMOS管MP1的栅极和漏极短接，第二PMOS管MP1的源极接待检测波动的电源Vdd，第二PMOS管MP0的源极接第二PMOS管MP1的栅极；第二PMOS管MP0的栅极接第二PMOS管MP3的栅极；第二PMOS管MP0的漏极接第二PMOS管MP2的栅极，电容C
flt
的正端接第二PMOS管MP2的栅极，电容C
flt
的负端接地，第二PMOS管MP2的源极接待检测波动的电源Vdd，第二PMOS管MP2漏极接第二NMOS管MN2的漏极。
[0011]第二NMOS管MN2的栅极和漏极短接，第二NMOS管MN2源极接地，第二NMOS管MN5和第二NMOS管MN6的源极接地，第二NMOS管MN6和第二NMOS管MN5的栅极接第二NMOS管MN2的栅极，第二NMOS管MN5的漏极接第一PMOS管MP5的漏极，第二NMOS管MN6的漏极接第一PMOS管MP6的漏极。
[0012]第二NMOS管MN5的漏极接第一PMOS管MP5的漏极之间接反相器，第二NMOS管MN6的漏极接第一PMOS管MP6的漏极之间接缓冲器。
[0013]优选地，第二PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的源极都接在待检测波动的电源Vdd上，第二PMOS管MP1的栅极与漏极短接，产生栅极电压Vbp，第二PMOS管MP0的等效电阻R
flt
和电容C
flt
构成了一阶RC低通滤波器，其带宽为：
[0014]其中，R
ds_MPO
为工作在线性区的第二PMOS管MP0的漏极与源极之间的导通电阻。
[0015]优选地，待检测波动的电源Vdd处于稳定的恒压状态时，第二PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的栅极电压相等，即V
bp_flt
＝V
bp
，其中V
bp_flt
表示第二PMOS管MP2的栅极电压；
[0016]此时流过第二PMOS管MP1与第二PMOS管MP2的电流也相等，即I
MP2
＝I
MP1
＝I
bias
，其中I
MP2
表示第二PMOS管MP2的电流；I
MP1
表示第二PMOS管MP1的电流。
[0017]当待检测波动的电源Vdd波动时，第二PMOS管MP1的栅极电压V
bp
跟随一起波动，因此流过第二PMOS管MP1的电流保持不变，即始终等于I
bias
，即待检测波动的电源Vdd过冲时，第二PMOS管MP2的瞬态电流增大；相反，当待检测波动的电源Vdd下冲时，第二PMOS管MP2的瞬态电流减小。
[0018]优选地，待检测波动的电源Vdd过冲、下冲检测的阈值电压和第二NMOS管MN5、第二NMOS管MN6相对于第一PMOS管MP4尺寸比例之间的数值关系，可以从下面的公式里推导出来。
[0019]首先，第二PMOS管MP2的电流为I
MP2
＝k
p
(V
sg_MP2
‑
|V
thp
|)2＝k
p
V
2od_MP2
，其中Kp为系数因子，V
sg_MP2
是第二PMOS管MP2的源极和栅极之间的电压差；V
thp
是第二PMOS管MP2的阈值电压；V
od_MP2
表示第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源波动的数字检测电路，其特征在于，包括第一NMOS管MN1、第一NMOS管MN3、第一NMOS管MN4、第二NMOS管MN2、第二NMOS管MN5、第二NMOS管MN6、第一PMOS管MP4、第一PMOS管MP5、第一PMOS管MP6、第二PMOS管MP0、第二PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第二PMOS管MP3、电容C
flt
、反相器和缓冲器；输入电流源I
bias
与第一NMOS管MN3的漏极连接，第一NMOS管MN3的漏极与栅极短接，第一NMOS管MN3的源极接地，第一NMOS管MN4和第一NMOS管MN1的源极接地，第一NMOS管MN4和第一NMOS管MN1的栅极接到第一NMOS管MN3的栅极；第一NMOS管MN4的漏极接到第一PMOS管MP4的漏极，第一PMOS管MP4的漏极和栅极短接，第一PMOS管MP5和第一NMOS管MP6的源极接电压源Vdd2，第一PMOS管MP5和第一PMOS管MP6的栅极接到第一PMOS管MP4的栅极；第一NMOS管MN1的漏极接到第二PMOS管MP3的漏极，第二PMOS管MP3的栅极和漏极短接，第二PMOS管MP3的源极接到第二PMOS管MP1的漏极，第二PMOS管MP1的栅极和漏极短接，第二PMOS管MP1的源极接待检测波动的电源Vdd，第二PMOS管MP0的源极接第二PMOS管MP1的栅极；第二PMOS管MP0的栅极接第二PMOS管MP3的栅极；第二PMOS管MP0的漏极接第二PMOS管MP2的栅极，电容C
flt
的正端接第二PMOS管MP2的栅极，电容C
flt
的负端接地，第二PMOS管MP2的源极接待检测波动的电源Vdd，第二PMOS管MP2漏极接第二NMOS管MN2的漏极；第二NMOS管MN2的栅极和漏极短接，第二NMOS管MN2源极接地，第二NMOS管MN5和第二NMOS管MN6的源极接地，第二NMOS管MN6和第二NMOS管MN5的栅极接第二NMOS管MN2的栅极，第二NMOS管MN5的漏极接第一PMOS管MP5的漏极，第二NMOS管MN6的漏极接第一PMOS管MP6的漏极；第二NMOS管MN5的漏极接第一PMOS管MP5的漏极之间接反相器，第二NMOS管MN6的漏极接第一PMOS管MP6的漏极之间接缓冲器。2.根据权利要求1的一种电源波动的数字检测电路，其特征在于，第二PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的源极都接在待检测波动的电源Vdd上，第二PMOS管MP1的栅极与漏极短接，产生栅极电压V
bp
，第二PMOS管MP0的等效电阻R
flt
...

【专利技术属性】
技术研发人员：束克留，万海军，韩兴成，
申请(专利权)人：苏州聚元微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：