一种电源电压检测电路制造技术

一种电源电压检测电路，属于模拟集成电路技术。采用电流比较的电源电压检测电路结构，特别涉及一种带迟滞且能检测较低电压的电源电压检测电路。该电路包括：一电源采样电路；一电流比较电路；一基准电流产生电路；一电压比较器。本发明专利技术的电源检测电路引入了迟滞单元，使得电路抗电源波动能力增强，同时采用低压基准电路，受非理想因素影响小，保证电路的检测精度以及能检测低电源电压。

【技术实现步骤摘要】
—种电源电压检测电路
出本专利技术属于模拟集成电路
，特别涉及一种电源电压检测电路。
技术介绍
一般地，电子设备或者集成电路系统都需要电源才能正常工作，系统供电电源经常出现供电不稳，当电源电压下降到某一值后电路可能无法正常工作或出现不稳定状态。电源电压检测电路通过检测电源电压，当电源电压减小到正常工作的阈值电压以下时，给出检测逻辑下降沿跳变，电子设备或电路系统根据该逻辑跳变使电路进入相应的工作状态。中国专利CN101871963A中，介绍了一种基于电压比较的电源电压检测电路。该专利电路如图1所示，包含:动态取样电路201、基准电压电路202、比较器电路203、锁存器204以及反相器电路205。动态取样点路201由电阻R1、R2、R3以及PMOS管Tl构成，电阻Rl、R2、R3实现对电源电压取样，管Tl实现了迟滞功能。动态取样电路201采样获得的取样电压被送至比较器电路203的正向输入端，同时基准电压电路202连接至比较器电路203的负相输入端。这样采样获得的取样电压与基准电压电路202产生的基准电压进行比较后，输出一控制信号至锁存器204进行整形后输出电压检测逻辑电平MRK。同时锁存器还将输出电平MRK反馈回反相器电路205，经反相器电路205输出至动态取样电路201，以控制动态取样电路201的PMOS管Tl的栅端，实现迟滞功能。该电压检测电路的检测效果很大程度上取决于两个比较电压的精度，虽然基准可以达到足够的精度，但是电阻串受限于工艺、环境温度以及失配等因素影响，且考虑到在版图中长金属线的寄生电阻，容易导致检测点偏差，为了保证电阻串精度、匹配性以及电阻串上的电流不至于太大，电阻面积需要足够大。
技术实现思路
鉴于以上内容，本专利技术的目的是为了解决基于电压比较的电源电压检测电路存在的受限于工艺、环境温度、线上寄生电阻等影响以及面积太大问题，与已有的基于电压比较的电源电压检测电路相比，本专利技术采用电流比较技术，提出一种不受工艺、温度、线上寄生电阻影响的电源电压检测电路。本专利技术提出的一种电源电压检测电路如图2所示，由电源采样电路，电流比较电路，电压比较电路电路，输出模块构成，其中:电源采样电路:采用PMOS晶体管分压、PMOS电流镜、NMOS电流镜、迟滞产生单元构成。二极管连接的PMOS管MPl、MP2构成PMOS晶体管分压，对电源电压VDD进行采样，采样电压由MPl的漏端(即MP2的源端)输出至WOS管丽I的栅端，该采样电压随着电源电压变化，经MNl实现电压转电流，并由漏端输出该电流，使得电流值随电源电压改变；PM0S管MP3、MP4构成PMOS电流镜，用于成比例镜像丽I漏端的输出电流，镜像电流由MP4的漏端输出，NMOS管丽2、丽3构成NMOS电流镜，用于成比例镜像MP4漏端的输出电流，NMOS镜像电流由MN3的漏端输出至电流比较电路，该电流即为电源电压的采样电流1_。迟滞单元由NMOS管MN4、PMOS管MP5构成，MN4的栅端接于输出模块反相器INV2的输出端，源漏分别连接MP5的源端和MPl的漏端，输出模块反馈回来的信号控制MN4开启或关断，以此决定MP5是否参与分压，便实现了迟滞窗口，该迟滞窗口使得当电源电压由低到高的检测值V+大于电源电压由高到低的检测值V_。电流比较电路:由基准电流产生电路Iref和电阻Rl构成，Iref的具体实现电路如图3所示(该电路也同时用于产生后面的基准电压VMf)，该U的输出电流将用于与上述电源采样电路的输出电流Iavdd进行比较。当电源电压VDD超过某一值后，基准电路正常工作，基准电流Iref保持不变，基准电流Iref和电源采样电流Iavdd均连接至Rl的一端，Rl的另一端接地，实现电流相减，相减结果输出到电阻R1，并在该电阻上产生电压％作为比较电平输出至电压比较电路。电压比较电路:即由电压比较器(comparator)和基准电压Vraf构成，电压比较器其正相输入端为电流比较电路的输出Vk，负相输入端为基准电压VMf，比较器将V1^P基准电压Vref进行比较后输出比较结果，当电源电压VDD发生变化，假设由大于检测电平减小至小于检测电平，则由电源采样电路输出电流Iavdd与基准电流Iref的大小关系将发生变化，则在电流比较电路中的电阻Rl上的电压\也将随之跳变，该电压Vk输出到电压比较电路，与基准电压进行比较，输出比较逻辑电平。输出模块:由反相器INV1、INV2构成，起到对电压比较电路的输出结果进行整形并最终输出检测逻辑电平的作用，同时输出模块还要将比较结果反馈回上述电源采样电路的迟滞单元，用以产生迟滞窗口。综上所述，电源检测电压电路的工作过程为，由电源采样电路对电源电压进行采样，电源采样电路得到采样电流I AVDD，输出到电流比较电路，和基准电流Iref进行比较，比较结果在电阻Rl上产生压降，该压降输出到电压比较电路的正相输入端，和负相输入端的基准电压Vref进行比较后，将比较结果输出至输出模块，经输出模块整形后最终输出电源电压检测结果，输出模块还将比较结果反馈回电源采样电路的迟滞单元，用以产生迟滞窗口。其中，电源电压采样电路的PMOS管MP1、MP2、MP5的衬底均短接于源端，用以消除衬偏效应。基准电流IMf为图3所示带隙基准产生的恒定电流，该带隙基准电路可以在I伏以下正常工作，从而保证整个电压检测电路可以检测较低(I伏以下)的电源电压。同时本专利技术的电源电压检测电路的输出模块将检测结果作为迟滞控制信号反馈回电源采样电路，用以产生迟滞窗口，可以避免电源电压检测电路在检测值附近波动引起的输出不稳定状态，提闻电路的可罪性。本专利技术的一种电源电压检测电路具有如下优点:1、电源电压采样电路没有采用电阻串分压，有效减少芯片面积；2、采用电流比较，可以减少电阻精度、匹配性引入的误差，同时版图中电流可以长金属线而不受寄生电阻影响，提高检测精度；3、电源电压采样电路加入了迟滞单元，使得电路抗电源波动能力增强，保证了系统的可靠性；4、所采用的带隙基准可以工作在低压条件下，保证电路可以检测低电压；附图说明图1为专利CN101871963A的电压检测电路图。图2为本专利技术的电源电压检测电路图。图中数字1、2、3、4、5、6、7、8和9代表各节点标号。图3为基准电路图，是图2中基准电流Iref和基准电压VMf的具体电路。图中数字10、11、12、13、14、15、16、17、18和19代表各节点标号，其中节点标号相同表示用导线连接。图4为电源电压检测电路工作过程中的关键节点电压/电流信号图。具体实施方案结合附图通过实施例进一歩详细说明本专利技术。本专利技术的一种电源电压电路，由电源采样电路，电流比较电路，电压比较电路，输出模块构成组成，如附图2所示。其具体电路结构如下:在此说明PMOS晶体管、NMOS晶体管、电阻、BJT管在以下文件和附图标注分别用管MP、管丽、电阻R、管Q表示，管MP、管丽、电阻R、管Q的排列序号用数字表示，如PMOS管MPUPM0S 管 MP2，NMOS 管 MNUNM0S 管 MN2，电阻 R1、电阻 R2，BJT 管 Q1、BJT 管 Q2 等依次排列。所述的电源采样电路包括PMOS管MP1、管MP2、管MP3、管MP4、管MP5，NMOS管MNl、管丽2、管丽3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源电压检测电路，包含电源采样电路，电流比较电路，电压比较电路，输出模块，其特征在于：所述的电源采样电路：由二极管连接的PMOS管MP1、MP2构成PMOS晶体管分压、由NMOS管MN4、PMOS管MP5构成迟滞产生单元、由PMOS管MP3、MP4构成PMOS电流镜、由NMOS管MN2、MN3构成NMOS电流镜构成，用基于二极管连接的PMOS管的分压电路对电源进行采样，随着电源电压的变化，PMOS分压电路产生压降作用在NMOS管MN1，使得电流值随之改变，经过PMOS电流镜、NMOS电流镜输出电源电压采样电流，迟滞单元用于产生迟滞窗口，该迟滞窗口使得当电源电压由低到高的检测值V+大于电源电压由高到低的检测值V?；所述电流比较电路：由基准电流产生电路Iref和电阻R1构成，基准电流由带隙基准电路产生，该电流将用于与电源采样电流进行比较，当电源电压超过某一值后，基准电路正常工作，基准电流保持不变，将电源采样电流和基准电流连接至同一点，实现电流相减，相减结果输出到电阻R1，在该电阻产生电压作为比较电平输出至电压比较电路；所述电压比较电路：由电压比较器(comparator)和基准电压Vref构成，电压比较器其正相输入端为电源采样电流与基准电流对比结果，负相输入端为基准电压Vref，比较器将对比结果和基准电压Vref进行比较后输出一个逻辑电平，当电源电压发生变化则电源采样电路输出电流与基准电流的大小将发生变化，此时，比较电阻上的电压也将随之跳变，该跳变输出到电压比较器，与地电压进行比较，输出比较逻辑电平；输出模块：由反相器INV1、INV2构成，对电压比较器的输出结果进行整形并最终输出检测逻辑电平，同时输出模块还要将比较结果反馈回电源电压采样电路的迟滞单元，用以产生迟滞窗口；综上所述，电源检测电压电路的工作过程为，由电源采样电路对电源电压进行采样，电源采样电路得到采样电流IAVDD，输出到电流比较电路，和基准电流Iref进行比较，比较结果在电阻R1上产生压降，该压降输出到电压比较电路的正相输入端，和负相输入端的基准电压Vref进行比较后，将比较结果输出至输出模块，经输出模块整形后最终输出电源电压检测结果，输出模块还将比较结果反馈回电源采样电路的迟滞单元，用以产生迟滞窗口。...

【技术特征摘要】
1.种电源电压检测电路，包含电源采样电路，电流比较电路，电压比较电路，输出模块，其特征在于: 所述的电源采样电路:由二极管连接的PMOS管MPl、MP2构成PMOS晶体管分压、由NMOS管MN4、PMOS管MP5构成迟滞产生单元、由PMOS管MP3、MP4构成PMOS电流镜、由NMOS管丽2、丽3构成NMOS电流镜构成，用基于二极管连接的PMOS管的分压电路对电源进行采样，随着电源电压的变化，PMOS分压电路产生压降作用在NMOS管丽I，使得电流值随之改变，经过PMOS电流镜、NMOS电流镜输出电源电压采样电流，迟滞单元用于产生迟滞窗口，该迟滞窗口使得当电源电压由低到高的检测值V+大于电源电压由高到低的检测值V_; 所述电流比较电路:由基准电流产生电路U和电阻Rl构成，基准电流由带隙基准电路产生，该电流将用于与电源采样电流进行比较，当电源电压超过某一值后，基准电路正常工作，基准电流保持不变，将电源采样电流和基准电流连接至同一点，实现电流相减，相减结果输出到电阻R1，在该电阻产生电压作为比较电平输出至电压比较电路； 所述电压比较电路:由电压比较器(comparator)和基准电压Vief构成，电压比较器其正相输入端为电源采样电流与基准电流对比结果，负相输入端为基准电压VMf，比较器将对比结果和基准电压VMf进行比较后输出一个逻辑电平，当电源电压发生变化则电源采样电路输出电流与基准电流的大小将发生变化，此时，比较电阻上的电压也将随之跳变，该跳变输出到电压比较器，与地电压进行比较，输出比较逻辑电平； 输出模块:由反相器INV1、INV2构成，对电压比较器的输出结果进行整形并最终输出检测逻辑电平，同时输出模块还要将比较结果反馈回电源电压采样电路的迟滞单元，用以产生迟滞窗口； 综上所述，电源检测电压电路的工作过程为，由电源采样电路对电源电压进行采样，电源采样电路得到采样电流IAVDD，输出到电流比较电路，和基准电流Iref进行比较，比较结果在电阻Rl上产生压降，该压降输出到电压比较电路的正相输入端，和负相输入端的基准电压Vref进行比较后，将比较结 果输出至输出模块，经输出模块整形后最终输出电源电压检测结果，输出模块还将比较结果反馈回电源采样电路的迟滞单元，用以产生迟滞窗口。2.据权利要求1所述的一种电源电压检测电路，其特征在于:所述的电源采样电路包括 PMOS 管 MP1、管 MP2、管 MP3、管 MP4、管 MP5，NM0S 管 MN1、管 MN2、管 MN3，管 MN4。其中，PMOS管MP1、MP2实现PMOS晶体管分压，器件连接如下:MP1源端偶接于电源电压VDD，栅漏短接并偶接于第I节点，MP2源端偶接于上述第I节点，栅漏短接并偶接于地电压GND，采样电压由第I节点输出；NM0S管MNl实现将第2节点的采样电压转换为电流的功能，MNl的栅端偶接于上述第I节点，源端偶接于地电压GND，由漏端输出转化电流至第2节点；PM0S管MP3,MP4起到PMOS电流镜的作用，MP3源端偶接于电源电压VDD，栅漏短接并偶接于第2节点，MP4管源端偶接于电源电压VDD，栅端偶接于上述第2节点，并由漏端输出镜像电流至第3节点；管匪2、匪3起到NMOS电流镜的作用，管丽2源端偶接于地电压GND，栅漏短接并偶接于上述第3节点，管MN3源端偶接于地电压GND，栅端偶接于上述第3节点，由漏端最终输出电源采样电路的电流Iavdd至第4节点，作为电流比较电路的一个输入。3.据权利要求1所示的一种电源电压检测电路，其特征在于:所述的电流比较电路包括基准电流产生电路IMf和电阻R1，由IMf输出的基准电流接于第4节点，电阻Rl —端偶接于上述第4节点，另一端偶接于地电压GND，第4节点作为电流比较电路的输出端在电阻Rl上产生压降VK，该压降作为电流比较结果输出至比较器的正相输入端。4.据权利要求1所示...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁宁，陈文斌，胡勇，李天柱，于奇，吴霜毅，李靖，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：