基于电平检测的POR电路设计

精品WORD文档下载可编缉使用基于电平检测的POR电路设计基于电平检测的POR电路设计本文关键词：电平，电路设计，检测，POR基于电平检测的POR电路设计本文简介：为了确保电路系统工作在正常状态,需要给电源一定的上电时间来达到稳定工作电压。如果不提供一个复位信号来表明电路系统可以开始正常工作,例如数字寄存器和模拟积分器这些电路的初始化可能会产生混乱,使得整个电路处于逻辑混乱的状态。由此,在整个上电及供电过程中都需要一个上电复位电路(Power-OnResetC基于电平检测的POR电路设计本文内容：为了确保电路系统工作在正常状态,需要给电源一定的上电时间来达到稳定工作电压。如果不提供一个复位信号来表明电路系统可以开始正常工作,例如数字寄存器和模拟积分器这些电路的初始化可能会产生混乱,使得整个电路处于逻辑混乱的状态。由此,在整个上电及供电过程中都需要一个上精品WORD文档下载可编缉使用电复位电路(Power-OnResetCircuit,简称POR)来检查电源是否处于正常的工作状态。直到电源电压达到正常工作状态(起拉电压)之前,POR电路都需要提供一个复位信号来阻止电路可能存在的逻辑混乱。[1]由于电路系统要时刻保证电源处于正常工作的状态,所以上电复位电路需要时刻检测电源电压,在掉电及二次上电的过程中要提供及时快速的响应。1、传统的POR电路传统的POR电路基于RC充电原理,如图1所示。当VDD开始上电时,电容开始充电,在电容两端电压超过次级反相器阈值之前,复位信号保持低电平。当电容两端电压超过次级反相器的阈值后,电路输出高电平,上电复位过程结束。该电路本质时通过RC充电的延时来实现合适的复位,利用PMOS代替了电阻。并联的二极管可以在电源掉电的时候,让电容迅速的放电,提高了电路在掉电过程中的响应。但是该电路难以做到对于不同上电速率的电源的及时响应。2、基于电平检测的POR电路针对延时上电复位电路的问题,提出了基于电平检测的上电复位电路。基本原理是用电阻分压网络去放大三极管的基极-发射极电压,以此作为起拉电压,借鉴PTAT电压的产生原理,利用三极管的负温度系数特性实现起拉电压的温度稳定性。当两个二极管接法的三极管工作在不同的电流情况下,精品WORD文档下载可编缉使用它们之间VBE的差值和温度成正比。那么,在Q1,Q2通过相同的电流的情况下,增大Q2的并联数目使之为1:n,那么同样它们之间VBE的差值和温度成正比。本文正是借鉴这个与温度正相关的PTAT电压来实现一个低温度系数的上电复位电路。具体电路实现如下:R1和R2提供了一个电阻分压给次级三极管Q1,次级三极管Q2和Q3构成1:n的晶体管,Q2是二极管接法,与Q1的发射极通过电阻R3相连,PMOS管M1和M2构成1:1电流镜为Q1,Q2和Q3供电。Q3发射极通过电阻R4后接地,Q3的集电极接Q4的基极和M2的漏端。Q4集电极通过R5接高电位,其发射极接地。次级的反相器接Q4的集电极,并输出上电复位电路的复位信号。当A点电压不足以使得Q1导通时,Q2,Q3,Q4均截止,此时复位信号为低电平,表明电路还没达到正常工作电压。随着VDD逐渐增大,电阻分压逐步增加,当分压达到使得Q1导通的时候,与Q1处于同一支路的Q2由于是二极管接法也会导通。Q2与Q3基极相连,当Q2导通的时候Q3也会导通,此时M1和M2这两个PMOS栅极相连构成的1:1电流镜也开始工作。由于R4的电阻远大于M1的导通电阻,使得Q4导通,那么复位信号为高电平,表明电路达到正常工作电压。由于两路电流相同,当Q1导通的时候所在的电流镜也开始工作,由于两路电流相等,同时可知道R3上电阻分压。由精品WORD文档下载可编缉使用于Q2和Q3是1:n的关系,那么就可以得到此时VDD达到正常工作的电压值(即该电路的起拉电压VTP)。对起拉电压做温度微分可知,为了获得一个起拉电压受温度影响小的上电复位电路,则要通过调整R3,R4的值,使得。而起拉电压VTP的值可以通过R1和R2来进行灵活调整。3、仿真结果本文采用HG0.5umBCD工艺模型和CandenceHSPICE软件对电路进行了仿真。按照该工艺支持的范围,选择了-40℃,25℃,125℃;工艺角则选择了FF,TT,SS;电源电压选择6.8V,7.6V,8.4V;上电速率选择了100ms,100us,1s;不同的组合的仿真结果,显示出此电路能完成上电复位功能。从仿真结果可以看出,随着VCC的逐步上升,输出的复位信号在达到起拉电压之后迅速变成高电平,完成了上电后产生复位信号的功能。对电源掉电及二次上电的情况的仿真测试中可以看出,在VCC低于起拉电压后,复位信号迅速从高电平掉至低电平,对电源掉电和二次上电的情况给出了快速的反应。在电源掉电没有低于起拉电压的时候,电路没有给出错误的响应,证明了电路的稳定可靠。组合仿真测试表明,由于电路参考了PTAT电压的思路,利用BCD工艺的特性采用了具有负温度系数特性的三极管,使得电路的起拉电压受温度波动的影响较小。同时也可以看出,在电源电压波动的允许值内,该电路表现出了良好的抗电源干扰特性,满足了上电复精品WORD文档下载可编缉使用位电路的需求。4、结语随着片内集成电路的不断发展,对POR电路有了越来越高的要求,本文通过分析传统的上电复位电路的优缺点,提出了一种基于电平检测的POR电路。该电路性能稳定可靠,结构新颖简单,具有良好的抗干扰特性,受温度的影响较小,可以灵活的调整起拉电压来满足不同芯片的需求。最后利用CandenceHSPICE进行了仿真验证,得到了理想的结果。参考文献[1]Huy-BinhLe,Xuan-DienDo,Sang-GugLee,andSeungTakRyu,“ALongReset-TimePower-OnResetCircuitWithBrown-OutDetectionCapability,”IEEETRANSACTIONSONCIRCUITSANDSYSTEMS——II:EXPRESSBRIEFS,VOL.58,NO.11,NOVEMBER2021.