[發明專利]一種低功耗高可靠性上電復位電路

無效

• 申請號: 201210374511.0
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102882497A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 寧寧;王成碧;胡勇;李天柱;趙思源;李華省;吳霜毅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03K17/22
• 分類號: H03K17/22;H03K17/28
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 盛明潔

技術領域

本發明涉及一種上電復位電路，屬于集成電路領域。

背景技術

上電復位電路通過檢測電源電壓的變化來控制芯片進入初始工作狀態。當電源電壓從零電壓上升到正常工作電壓時，上電復位電路將產生一個上電復位矩形脈沖對芯片進行復位，使整個芯片電路做好接收和處理信號的準備，并開始進入正常工作狀態。

上電復位矩形脈沖對芯片復位是否有效決定著上電復位電路工作的可靠性，同時上電復位電路的功耗和面積也是設計中需要考慮的問題。如果當電源電壓上升比較緩慢，上電復位矩形脈沖出現的時候，整個芯片電源電壓還沒有穩定，以此會存在上電復位失效，導致整個芯片復位的正常工作。一般電源上電在100微妙以內，如果上電復位電路中的延遲電路可以延遲100微妙以上，那么有效避免以前出現復位失效的問題。采用反相器和大電容的延遲方式很難滿足上電復位電路大延遲的要求，因為反相器的導通電阻很小，為了達到100微妙的延遲，電容面積很大，是芯片無法接受的。因此在上電復位電路中，小面積大電容的延遲電路設計十分關鍵。

中國專利CN102497181A中，描述了一種超低功耗上電復位電路。其專利通過采用由NMOS管和PMOS管構成的反相器和電容C2作為延遲單元，即使反相器采用倒比管設計，仍然需要足夠大面積的電容C2才能保證上電復位電路的可靠性，而大電容C2不利于CMOS的集成度，加大了芯片的成本，其電路如圖1所示。

發明內容

本發明的目的是為了滿足上電復位電路大延遲的要求，保證上電復位電路工作的可靠性，特提供一種低功耗高可靠性上電復位電路，當芯片進入初始工作狀態時，以保證其進入正常工作狀態。

本發明提出的一種低功耗高可靠性上電復位電路，由電源檢測電路，延遲電路以及異或電路組成。其中：

電源檢測電路：采用PMOS晶體管、NMOS晶體管和帶施密特功能反相器INV1構成，基于MOS管的閾值電壓對電源進行檢測，當電源電壓超過一定值后，開啟偶接于電源電壓和電容之間的MOS管，對電容進行充電，當電容電壓達到一定值，帶施密特功能反相器輸出下降沿的階躍信號。

延遲電路：有兩個延遲單元構成，延遲單元delay1和延遲單元delay2，延遲單元為自身反饋設計。該電路是接受電源檢測電路輸出的階躍信號進行不同時間的延遲，產生兩個不同延遲時間的階躍信號。

異或電路：對延遲電路產生兩個不同延遲時間的階躍信號進行異或，輸出上電復位矩形脈沖，對芯片進行復位。

因此，當電源上電后，用作檢測電容的MOS管通過對電容充電，當作為電容的MOS管柵電壓達到帶施密特功能反相器INV1的翻轉點時，帶施密特功能反相器INV1將輸出向下的階躍信號，該階躍信號經過延遲電路后，產生一個不同延遲時間的兩個階躍信號，通過異或電路將其兩個不同延遲時間的階躍信號進行異或，輸出上電復位矩形脈沖，對芯片進行復位。

本發明提出的一種低功耗高可靠性上電復位電路中的MOS管，包括用于充當電容的MOS管都采用普通尺寸設計。

延遲電路可采用多個延遲單元串聯，增加對于階躍信號的延遲時間，以應對特殊情況的電源上電，比如說電源上電時間超過一百微妙。

其中延遲單元采用自身反饋設計，用以處于亞閾值MOS管的源漏電阻和MOS管柵電容來作為RC延遲。因為MOS管在亞閾值區的源漏電阻相對于飽和區的源漏電阻大上幾百甚至上千百，以此普通尺寸MOS管所提供的柵電容就能使延遲單元達到上百微秒的延遲。同時，延遲單元采用自身反饋設計的方式，可以避免延遲單元中節點電壓不能升到電源電壓所帶來的不穩定狀態，提高電路可靠性。

本發明的一種低功耗高可靠性上電復位電路具有如下優點：

1、采用新型的延遲電路結構，提供上百微妙的延遲，保證上電復位電路的可靠性；

2、上電復位電路沒有采用傳統的大電容，有效減少芯片面積；

3、上電復位過程結束后，上電復位電路不再損耗電流，功耗低；

4、電路設計中用帶斯密特功能反相器替代普通反相器，帶施密特功能反相器具有遲滯效果，使得電路抗電源噪聲能力加強。

附圖說明

圖1為專利CN102497181A的上電復位電路圖。

圖2為本發明的低功耗高可靠性上電復位電路圖。圖中數字1、2、3、4、5、6、7和8代表各節點標號。

圖3為帶施密特功能反相器電路圖，是圖2中帶施密特功能反相器的具體電路。圖中數字9、10、11和12代表各節點標號。