具有自动数字校正功能的唤醒电路制造技术

一种唤醒电路包括数字校正电路、整流器、分压比可变的分压器、简单的电压检测装置、与温度和电源无关的电压基准源、电压比较器和电源开关。本发明专利技术中的唤醒电路通过电压检测实现了能量检测的功能，并根据输入信号能量的强弱实现对系统负载的唤醒与休眠控制。唤醒电路的输入信号经整流器整流后，输出一个与输入信号强度相关的电压，该电压经一个分压比可变的分压器分压后，输出一路信号进入简单的电压检测装置进行电压检测，检测的结果控制了一个与温度和电源无关的电压基准源以及一个电压比较器的电源通路，当此电源通路打开后，电压比较器将再次对整流器输出的电压信号进行检测，并通过改变数字校正逻辑电路的输出自动实现对简单的电压检测装置的检测结果的校正。由于在唤醒电路内部，引入了数字校正逻辑电路，本发明专利技术实现了低功耗条件下的精确电压检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路设计，具体地说，是关于无线通信系统中 的电源管理，是一种唤醒电路结构。
技术介绍
唤醒电路是电源管理电路中的一种，它在便携式电子设备和无线通 信系统中有着广泛的应用。图1说明了唤醒电路在无线通信系统中所起的作用，它是连接电池2和系统负载3之间的桥梁，它根据输入信号来启动 导通或者关断由电池到系统负载之间的供电通路，当外部存在输入激励 时，供电通路被导通，系统正常工作，而当外部不存在输入激励时，唤醒 电路将电池2到系统负载3间的供电通路切断，使系统处于休眠状态，从 而减小电池2的负载能耗，起到了延长电池2使用寿命的作用。近年来， 随着无线传感网络、无线局域网，以及射频识别技术的快速发展，系统复 杂度越来越高，唤醒电路在这些低功耗系统设计中的重要性变得越来越突 出。一方面，由图1可知，唤醒电路1与系统的其它负载3不同，是一 个始终在工作，并需要电池2对其进行供电的电路。因此，为了实现对电 池2有限能量的保护，唤醒电路1的功耗应远小于系统负载3的功耗。在 无线传感网络和射频识别卡这样的低成本应用中，对于唤醒电路1功耗的 要求更为苛刻。另一方面，考虑到系统唤醒的有效性及频谱规范的要求， 唤醒电路1对于输入信号的检测需要具备高精度和高灵敏度的特性。由此 可见，现代无线通信系统对于唤醒电路1的要求是在低功耗条件下实现高 精度的检测。目前通用的唤醒电路1有能量检测唤醒和信号序列检测唤醒两种。其中，能量检测唤醒是通过对系统输入信号能量的强度进行判断，当信号 强度达到稳定通信的需求时，唤醒整个系统。而信号序列检测唤醒的方法 是通过对一个简单的调制序列进行判断，当该序列满足预先设定好的内容 时，唤醒整个系统。相比而言，信号序列检测的方式对电路复杂度的要求 较高，功耗也较大，不适合大批量低成本的应用。基于能量检测的方式， 电路结构相对简单，但是，低功耗的能量检测电路往往对应用环境的温度 和系统电压比较敏感，其电路性能也会随着工艺制造中的随机性而发生较 大的改变，难以实现高精度的要求。
技术实现思路
综上所述，如何实现低功耗条件下的高精度唤醒检测，乃是本专利技术 所要解决的技术问题，为此，本专利技术的目的在于提供一种唤醒电路结构。 它在能量检测电路中加入自动数字校正的功能，通过一定的电源开关控 制，实现零功耗条件下高精度的唤醒检测。本专利技术技术方案如下根据本专利技术的一种唤醒电路，包括电池和系统负载，其特点是，还有a. 由依次以电路联结的整流器、分圧比可变的分压器和简单的电压采集 装置，以及与一控制该分压比可变的分压器的分压比的数字校正逻辑电路而 构成的电源开关K,的控制结构；b. 由该整流器的输出端和与温度和电源无关的电压基准源的输出端分别 与其两个输入端联结的电压比较器构成的另一电源开关K2的控制结构；C.其中所述整流器将输入信号能量转变成直流电压信号，并通过其信 号大小，改变控制所述的电源开关Id， K2的导通与关断状态，用以控制所述 电池对电压比较器与所述温度和电源无关的电压基准源和所述系统负载的供 电通路，从而控制系统处于唤醒与睡眠状态；所述数字校正逻辑电路的二个 输入端分别连接该简单的电压检测装置和电压比较器的输出端，并结合与所 述温度和电源无关的电压基准源的特性，使对输入信号检测具有稳定的高精 度。进一步，所述的唤醒电路中，其整流器可采用桥式整流器和倍压整流器;其分压比可变的分压器可以是可变电阻器，也可以是由开关改变分压系 数的变阻结构或分压器级联数据选择器；其简单的电压检测装置，可以是基于晶体管的开启电压或阈值的控制电 路，也可以是基于倒向器翻转电平的检测电路。本专利技术的优点是具有低功耗和高稳定、高精度的特点，特别是对于输 入信号的能量强度进行检测，检测是零功耗和高精度的，检测结果对温度、 制造工艺以及电源电压不敏感。附图说明图1是一个介绍唤醒电路在无线通信系统中作用的示意图； 图2是本专利技术提出的唤醒电路设计实现的电路原理图； 图3是本专利技术提出的唤醒电路的一种具体实施方式具体实施例方式下面结合图2和图3，详细描述本专利技术的具体实例。 如图2所示，本专利技术提出的唤醒电路包括数字校正逻辑电路4、整流 器5、分压比可变的分压器6、简单的电压检测装置7、电源开关K的控 制结构8、电源开关K2的控制结构9、电压比较器IO、以及与温度和电源 无关的电压基准源11。其中，整流器5将接收到的输入信号转换为电压 信号K，实现将能量强度转化为直流的电压幅度的功能。K是K经过分压 器6分压之后输出一路信号，分压器6的分压系数6;由数字校正逻辑电路 4给出，然后，电压K输入到简单的电压检测装置7中进行电压检测，当 其一旦幅度超过了电压检测装置7的阈值，电压检测装置7的输出K将打 开电源开关K,的控制结构8。电源开关K,的控制结构8导通后，电压比较 器10和电压基准源11 一同上电。电压比较器10将比较整流器5的输出 电压K同电压基准源的输出L/的大小，其比较结果K用来控制电源开关 K2的控制结构9，控制系统负载3的供电通路。本实施例的一方面，提供了高精度能量检测。从给出的电路结构可知，最终决定系统负载3的电源开关K2的控制结构9导通和关断的控制信号是K同Lf进行比较的结果。由于K^是与温度和电源无关的电压基准源11的输出，是一个稳定并不随工作环境变化而变化的电平，因此，本实施例中所述唤醒电路的唤醒检测是精确并且稳定的。本实施例的另一方面，实现了数字自动校正功能的功能。在实际的电路设计中，简单的电压检测装置7可以使用晶体管的阈值电压或者倒向器的翻转电压作为电压检测的基准。由于晶体管的阈值电压和倒向器的翻转电压会随半导体制造工艺和电路工作时的温度发生改变，该级电压检测装置的检测电压不精确。然而，分压器6的分压系数是自动数字校正电路4根据精准的电压比较结果K4在简单的电压检测装置7的判断结果K的基础上进行修正后输出的，这样便自动地抵消了简单的电压检测装置7可能存在的误差。本实施例的另一方面，提供了一种低功耗唤醒电路的实现方式。对于唤醒电路而言，低功耗分为两个部分。从输入信号的负载来看，由于整流器5的输出负载仅仅只有一个分压器5，功耗可以限制在nW的数量级。从电池的负载来看，由于提出的唤醒电路中，存在静态功耗的电压比较器IO和电压基准源11的供电通路由电源开关&的控制结构8控制，仅仅在简单电压检测装置7检测到输入信号幅度超过其阈值时电源开关Id的控制结构8才导通，而在绝大多数情况下，电压比较器IO和电压基准源11处于休眠状态，因此，在休眠状态下，电池的负载为零。如图3所示，在图3中， 一个32等分分压器12和一个电平选择器13 —起构成了一个可变分压比的分压器6，分压系数由电平选择器的输入5\—5这5比特的信号来决定。倒向器14起到了简单电压检测装置7的作用。PM0S管Msl15和Ms216起到了电源开关&， K2以及它们的控制结构8-9的作用。带隙基准源18是一个与温度和电源电压都无关的电压基准源11，它提供了一个参考电平给迟滞比较器17。迟滞比较器17起到了电压比较器10的作用，引入迟滞功能是为了抵御噪声和信号波动的影响。当输入信号为零时，整流器5输出电压K为"0"，其任意比例分压后的电压幅度也为"0"，倒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种唤醒电路，包括电池（２）和系统负载（３），其特征在于，还有：　ａ．由依次以电路联结的整流器（５）、分压比可变的分压器（６）和简单的电压采集装置（７），以及与一控制该分压比可变的分压器（６）的分压比的数字校正逻辑电路（４）而构成的电 源开关Ｋ１的控制结构（８）；　ｂ．由该整流器（５）的输出端和与温度和电源无关的电压基准源（１１）的输出端分别与其两个输入端联结的电压比较器（１０）构成的电源开关Ｋ２的控制结构（９）；　ｃ．其中：整流器（５）将输入信号能量转变成直 流电压信号，并通过其信号大小，改变控制电源开关Ｋ１，Ｋ２的导通与关断状态，用以控制电池（２）对电压比较器（１０）与温度和电源无关的电压基准源（１１）和系统负载（３）的供电通路，从而控制系统处于唤醒或睡眠状态；数字校正逻辑电路（４）的二个输入端分别连接简单的电压检测装置（７）和电压比较器（１０）的输出端，并结合与温度和电源无关的电压基准源（１１）的特性，使对输入信号检测具有稳定的高精度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：车文毅，陈伟，奚经天，闫娜，闵昊，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]