[發明專利]一種應用于基準源的啟動電路

有效

• 申請號: 201310230127.8
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103324235A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 譚洪舟;曾衍瀚;黃毅榮;李毓鰲
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及啟動電路領域，更具體地，涉及到一種低功耗并能有效的啟動和關閉基準源的啟動電路。

背景技術

在SOC（system?on?chip）芯片中，基準源電路是必不可少的一部分，芯片的很多模塊都需要基準源來提供穩定的電壓或電流，因此基準源的設計成了整個芯片設計的關鍵。而基準源的設計中一個不可忽略的問題是它的啟動問題。在與電源無關的偏置電路中有一個很重要的問題是“簡并”偏置點的存在，電源上電時，因為環路允許零電流，所以它們可以無限期地保持關斷。解決這個問題的方法是為基準電路加入啟動電路來提供啟動信號，以防止電路工作在零電流狀態。

啟動電路設計需要考慮的以下幾個性能指標：啟動速度、啟動功耗及電路正常工作后的啟動電路功耗。啟動速度即電路由上電到提供出正常的啟動信號的時間，該時間越短越好。啟動功耗即在整個啟動過程中所用的電能，為了滿足現在對電源管理芯片低功耗的要求，啟動功耗要盡可能的低。同樣的當電路正常啟動后通常要求啟動電路部分截止，以減少整個電路的靜態功耗。

對于傳統的啟動電路，基準源和芯片其他電路模塊正常工作后仍然存在功耗，而對于低功耗芯片而言，傳統的啟動電路的局限，提出了對低功耗啟動電路的迫切要求。而具有使能性能的啟動電路更是能在芯片節能模式下關閉基準源和其他電路模塊，進一步實現低功耗。

如圖1所示的電路是一個經常用于基準源電路的啟動電路，其中MOS管M1、M2、M3串接，其導通電阻會比較大。當啟動時，M1、M2、M3管導通，M5、M6管處于關斷狀態，電流流到節點Node，Node電位被拉到高電平使后NMOS管M4導通，將start電位拉低，進而啟動基準源的內部電路。當基準源電路正常工作后，基準電壓Vref為高電平，M5管導通，Node的電位被拉低，M5管處于關斷狀態，電路啟動完畢。

但是這種電路結構存在兩個不足之處：一是在電路啟動后，由于啟動電路的Node的電位是低電平，啟動電路將一直消耗電流，這在一些啟動低功耗電路的場合是很難適用的；二是在低電壓下Node的電位并不能在啟動時拉的很高，NMOS管M4工作在亞閾值區，不能將start的電位拉的很低，這影響了啟動速度，甚至會產生振蕩。

發明內容

本發明提出一種應用于基準源的啟動電路，本發明為基準源提供一種低功耗、可使能和高性能的啟動電路。

本發明的技術方案為：

一種應用于基準源的啟動電路，包括：用于提供啟動信號的啟動單元、用于提供偏置電壓的偏置單元、使能單元和反相單元；使能信號輸入到反相單元，反相單元與啟動單元和使能單元連接，使能單元與偏置單元連接，啟動單元、偏置單元與主電路連接。

該啟動電路能在上電時為基準源提供啟動信號以避免基準源和芯片其他電路模塊工作在“簡并點”。當基準源和芯片其他電路模塊正常工作后，能切斷啟動電路器件的工作，從而實現低功耗的啟動。同時，該電路還具有使能功能，當不需要基準源工作時通過改變使能信號可關閉基準源電路。該電路能應用到要求低靜態功耗的芯片中。

所述偏置單元為主電路提供節點pbias和節點nbias兩個不同偏置電壓；所述偏置單元包括PMOS管M17和M19、NMOS管M18和M20、電容C1、C2和電阻R；所述PMOS管M17、M19和NMOS管M18、M20分別相互鏡像，電阻R接在M20的源極和GND之間；電容C1接在VDD和M17柵極之間，電容C2接在M18柵極和GND之間。

偏置單元主要由電流鏡電路組成，產生與電源無關的電流，并使用電容C1和C2隔離外界干擾使電路穩定，以保證電路提供比較穩定的偏置電壓。

所述反相單元用于對輸入的使能信號進行整形，并輸出同相電平-節點en電壓和反向電平-節點nen電壓；所述節點nen與啟動單元和使能單元連接，節點en與使能單元連接；

所述反相單元是由PMOS管M13和M15、NMPS管M14和M16組成的兩個推挽反相器串聯電路，其中使能信號輸入到PMOS管M13和NMPS管M14的柵極，PMOS管M13的漏極和NMPS管M?14的漏極連接，PMOS管M15的柵極和NMPS管M16的柵極連接，PMOS管M13的漏極與PMOS管M15的柵極連接，節點nen從PMOS管M13的漏極引出，節點en從PMOS管M15的漏極引出。

反相單元由兩個推挽反向器組成，為使能信號整形和反相。反相單元將輸入的ENABLE使能信號反相成一高電平和一低電平，從而來控制使能單元和啟動單元。