一种零功耗欠压复位电路及用电设备的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路领域,特别涉及一种零功耗欠压复位电路及用电设备.


背景技术：

2.随着集成电路工艺的发展，对芯片面积和功耗的要求不断的提高，而且随着芯片系统的不断复杂化，芯片的应用五花八门，收到各种各样的干扰，时有出现电源电压瞬间跌落的情况，跌落的值可大可小，总是会有可能跌落到接近最小工作电压值附近后重新上电的情况，测试芯片内部一些寄存器将会进入不确定状态，因此一个低功耗lvr电路对一个芯片来说显得越来越重要。
3.现有的技术方案中,(1)电流源 反相器结构,(2)比较器 分压电阻 基准电压；
4.(1)电流源的电流i1通过二极管连接的mos器件mn1，产生一个相对恒定的电压，作用在由mp1和mn2构成的反相器上，电源电压avdd较低的时候，mp1上拉能力较差，lvr输出低电平，如果avdd较高，则输出高电平，因此当avdd下降的时候，lvr会产生低电平，作为电路的复位信号，lvr的变为低电平的avdd的值通过mp1和mn2的尺寸可以进行调整。该结构的缺点是电源电压为正常电压的时候需要消耗静态功耗。
5.(2)电路使用了比较器和基准电压，该电路相对第一种方案具有更为准确的lvr变低的avdd的值，但是这种结构静态功耗更大，而且结构较为复杂。
6.有鉴于此，提出本技术。


技术实现要素：

7.本实用新型提供了一种零功耗欠压复位电路及用电设备，旨在解决现有的复位电路在静态时存在功耗的问题。
8.本实用新型提第一实施例一种零功耗欠压复位电路,包括:掉电检测电路、阈值控制电路、上电复位电路；
9.所述掉电检测电路的输入端、及所述上电复位电路的输入端用于连接电源,所述掉电检测电路的输出端与所述阈值控制电路的输入端电气连接,所述阈值控制电路的输出端与所述上电复位电路的输入端电气连接,所述上电复位电路的输出端用于连接用电设备的复位端。
10.优选地,所述掉电检测电路包括储能电路、第一翻转电路以及第一施密特触发器；
11.其中，所述储能电路的输入端与所述电源电气连接，所述第一翻转电路的第一输入端与所述电源电气连接，所述第一翻转电路的第二输入端与所述储能电路的输出端电气连接，所述第一翻转电路的输出端与所述第一施密特触发器的输入端电气连接，所述第一施密特触发器的输出端与所述阈值控制电路的输入端电气连接。
12.优选地,第一翻转电路包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管；
13.其中，所述第一场效应管的s极与所述电源电气连接，所述第一场效应管的g极与
所述储能电路的输出端电气连接，所述第二场效应管的s极与所述储能电路的输出端电气连接，所述第一场效应管的d极与所述第三场效应管的d极电气连接，所述第三场效应管的s极接地，所述第三场效应管的g极与所述第四场效应管的g极电气连接，所述第四场效应管的s极接地,所述第四场效应管的d极与所述第二场效应管的d极电气连接，所述第二场效应管的g极与所述电源电气连接，所述第一场效应管的d极与所述第一施密特触发器的输入端电气连接。
14.优选地,所述阈值控制电路包括:第一反相器、可控开关、第五场效应管、第二施密特触发器；
15.所述第一施密特触发器的输出端通过所述第一反相器与所述可控开关的控制端电气连接，所述可控开关的输入端用于连接偏置电流源，所述可控开关的输出端与所述第五场效应管的d极和g极电气连接，所述第五场效应管的s极接地，所述第五场效应管的g极与所述第二施密特触发器的输入端电气连接，所述第二施密特触发器的输出端与上电复位电路的输入端电气连接。
16.优选地,所述上电复位电路包括：第二翻转电路、反馈电路、以及逻辑输出电路；
17.其中，所述第二翻转电路的控制端与所述第二施密特触发器的输出端电气连接，所述第二翻转电路的输入端与所述电源电气连接，所述第二翻转电路的输出端与所述逻辑输出电路的输入端电气连接，所述逻辑输出电路的输出端与所述用电设备的复位端电气连接，所述反馈电路并在所述逻辑输出电路的输出端和所述第二翻转电路的输入端之间。
18.优选地,所述第二翻转电路包括：第六场效应管、第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管、第十场效应管、第一电容、第二电容及二极管，
19.所述第六场效应管、第七场效应管、第八场效应管的s极与所述电源电气连接，第六场效应管的g极与所述第九场效应管的g极电气连接，第六场效应管的d极与所述第九场效应管的d极电气连接,所述第九场效应管的s极与所述第十场效应管的s极电气连接，所述第九场效应管的d极与所述第十场效应管的g极电气连接,所述第十场效应管的d极与所述第八场效应管的d极电气连接，所述第十场效应管的g极与所述第七场效应管的d极电气连接，所述第七场效应管的d极与所述第八场效应管的g极电气连接，所述第七场效应管的g极与所述第二施密特触发器的输出端电气连接，所述第一电容并在所述第九场效应管的s极与g极之间，所述第二电容并在所述第十场效应管的s极与d极之间,所述二极管的正极与所述第九场效应管的d极电气连接,所述二极管的负极与所述第九场效应管的s极电气连接。
20.优选地,所述逻辑输出电路包括：第三施密特触发器、第三电容、第二反相器、缓冲器、延时器，
21.其中，所述第三施密特触发器的输入端与所述第十场效应管的d极电气连接，所述第三施密特触发器的输出端与所述第二反相器的输入端电气连接，所述电源通过所述第三电容与所述第三施密特触发器的输出端电气连接，所述第二反相器的输出端与所述缓冲器的输入端电气连接，所述缓冲器的输出端与所述延时器的输入端电气连接，所述延时器的输出端与所述储能电路的控制端电气连接，所述缓冲器的输出端与所述用电设备的复位端电气连接。
22.本实用新型提第二实施例一种用电设备，包括：电源、控制器及如上任意一项所述的一种零功耗欠压复位电路，所述电源与所述掉电检测电路的输入端、及所述上电复位电
路的输入端电气连接，所述控制器的复位端与所述上电复位电路的输出端电气连接。
23.基于本实用新型提供的一种零功耗欠压复位电路极用电设备，通过所述掉电检测电路采集电源的电压值，在判断到电压掉电时，翻转输出的电平时，阈值控制电路用于接收掉电检测电路输出的电平状态，同时可以调整电路上mos器件的长宽比，可以调整复位信号在接收到什么电平时输出至上电复位电路，其中，上电复位电路在电源上电之后，且接收到复位信号时，输出一电信号至用电设备的复位端，实现上电复位。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例提供的一种零功耗欠压复位电路模块示意图；
25.图2是本实用新型实施例提供的掉电检测电路示意图；
26.图3是本实用新型实施例提供的阈值控制电路示意图；
27.图4是本实用新型实施例提供的上电复位电路示意图。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
29.以下结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
30.本实用新型提供了一种零功耗欠压复位电路及用电设备，旨在解决现有的复位电路在静态时存在功耗的问题。
31.请参阅图1，本实用新型提第一实施例一种零功耗欠压复位电路,包括:掉电检测电路1、阈值控制电路2、上电复位电路3；
32.所述掉电检测电路1的输入端、及所述上电复位电路3的输入端用于连接电源4,所述掉电检测电路1的输出端与所述阈值控制电路2的输入端电气连接,所述阈值控制电路2的输出端与所述上电复位电路3的输入端电气连接,所述上电复位电路3的输出端用于连接用电设备的复位端。
33.需要说明的是,在本实施例中,通过所述掉电检测电路1采集电源的电压值，在判断到电压掉电时，翻转输出的电平时，阈值控制电路2用于接收掉电检测电路1输出的电平状态，同时可以调整电路上mos器件的长宽比，可以调整复位信号在接收到什么电平时输出至上电复位电路3，其中，上电复位电路3在电源上电之后，且接收到复位信号时，输出一电信号至用电设备的复位端，实现上电复位.
34.请参阅图2，在本实施例中,所述掉电检测电路1包括储能电路11、第一翻转电路12以及第一施密特触发器s1；
35.其中，所述储能电路11的输入端与所述电源电气连接，所述第一翻转电路12的第
一输入端与所述电源电气连接，所述第一翻转电路12的第二输入端与所述储能电路11的输出端电气连接，所述第一翻转电路12的输出端与所述第一施密特触发器s1的输入端电气连接，所述第一施密特触发器s1的输出端与所述阈值控制电路2的输入端电气连接。
36.需要说明的是,在检测到电路掉电时,所述储能电路11保存一定的电荷,在一段时间内,能够保持一定电压基本不变，用来和所述电源电压进行比较,在电源电压比所述储能电路11的电压低一定的量时，就可以判断出电路正在掉电，会通过第一翻转电路12以及第一施密特触发器s1输出翻转电平。
37.在本实施例中,第一翻转电路12包括：第一场效应管q1、第二场效应管q2、第三场效应管q3、第四场效应管q4；
38.其中，所述第一场效应管q1的s极与所述电源电气连接，所述第一场效应管q1的g极与所述储能电路11的输出端电气连接，所述第二场效应管q2的s极与所述储能电路11的输出端电气连接，所述第一场效应管q1的d极与所述第三场效应管q3的d极电气连接，所述第三场效应管q3的s极接地，所述第三场效应管q3的g极与所述第四场效应管q4的g极电气连接，所述第四场效应管q4的s极接地,所述第四场效应管q4的d极与所述第二场效应管q2的d极电气连接，所述第二场效应管q2的g极与所述电源电气连接，所述第一场效应管q1的d极与所述第一施密特触发器s1的输入端电气连接。
39.需要说明的是，在上电过程，电源电压始终是比任何一个节点电压高，节点v5，比电源电压小一个p管的阈值以上，因此，此时第一场效应管q1是处于较强的导通状态，而所述第二场效应管q2则相反，此时，源端电压比栅端电压还低，因此，所述第一施密特触发器s1的输入为一个高电压，所述第一施密特触发器s1为低电平，表明此时不存在掉电情况。
40.在开始掉电前，所述储能电路11的c4电容已经由于二极管d和场效应管q11的共同作用充到接近电源的电压lhi，掉电时，因为电容c4的存在，掉电速度远比电源电压lhi的速度慢，导致所述第一场效应管q1瞬间断开，而所述第二场效应管q2则瞬间开启，所述第四场效应管q4的栅极电压开始上升，所述第三场效应管q3开始导通，所述第一施密特触发器s1的输入端开始降低，所述第一施密特触发器s1的输出也变为高电平，此时表明回路处于掉电状态。
41.请参阅图3，在本实施例中,所述阈值控制电路2包括:第一反相器21、可控开关22、第五场效应管23、第二施密特触发器23；
42.所述第一施密特触发器s1的输出端通过所述第一反相器21与所述可控开关22的控制端电气连接，所述可控开关22的输入端用于连接偏置电流源，所述可控开关22的输出端与所述第五场效应管23的d极和g极电气连接，所述第五场效应管23的s极接地，所述第五场效应管23的g极与所述第二施密特触发器23的输入端电气连接，所述第二施密特触发器23的输出端与上电复位电路3的输入端电气连接。
43.需要说明的是，在通过所述掉电检测电路1检测之后，得到掉电信号，通过所述第一反相器21输出至所述可控开关22，所述可控开关22将偏置电流引至所述第五场效应管23，所述第五场效应管23相对于电源电压的变化，其变化量较小(因为偏置电流具有较大电源抑制比)，所述第五场效应管23的栅极电压引到所述第二施密特触发器23，所述第二施密特触发器23内的p管由于电源电压的下降，|vgs|会迅速下降，最终输出从高变低，通过调整所述第五场效应管23的长宽比大小，可以调整复位信号在什么电平时输出复位信号。
44.请参阅图4，在本实施例中,所述上电复位电路3包括：第二翻转电路31、反馈电路33、以及逻辑输出电路32；
45.其中，所述第二翻转电路31的控制端与所述第二施密特触发器23的输出端电气连接，所述第二翻转电路31的输入端与所述电源电气连接，所述第二翻转电路31的输出端与所述逻辑输出电路32的输入端电气连接，所述逻辑输出电路32的输出端与所述用电设备的复位端电气连接，所述反馈电路33并在所述逻辑输出电路32的输出端和所述第二翻转电路31的输入端之间。
46.需要说明的是，所述第二翻转电路31用于接收所述第二施密特触发器23的电平信号，结合逻辑电路和反馈电路33输出复位信号至用电设备的复位端，进行上电复位。
47.在本实施例中,所述第二翻转电路31包括：第六场效应管q6、第七场效应管q7、第八场效应管q8、第九场效应管q9、第十场效应管q10、第一电容c1、第二电容c2及二极管d1，
48.所述第六场效应管q6、第七场效应管q7、第八场效应管q8的s极与所述电源电气连接，第六场效应管q6的g极与所述第九场效应管q9的g极电气连接，第六场效应管q6的d极与所述第九场效应管q9的d极电气连接,所述第九场效应管q9的s极与所述第十场效应管q10的s极电气连接，所述第九场效应管q9的d极与所述第十场效应管q10的g极电气连接,所述第十场效应管q10的d极与所述第八场效应管q8的d极电气连接，所述第十场效应管q10的g极与所述第七场效应管q7的d极电气连接，所述第七场效应管q7的d极与所述第八场效应管q8的g极电气连接，所述第七场效应管q7的g极与所述第二施密特触发器23的输出端电气连接，所述第一电容c1并在所述第九场效应管q9的s极与g极之间，所述第二电容c2并在所述第十场效应管q10的s极与d极之间,所述二极管d1的正极与所述第九场效应管q9的d极电气连接,所述二极管d1的负极与所述第九场效应管q9的s极电气连接。
49.需要说明的是，在电源电压从0开始上升时，由于所述第一电容c1的设置，所述第六场效应管q6的栅极电压会是低电平，接着在所述反馈电路33的作用下，将所述第六场效应管q6的栅极锁在低电平，所述第七场效应管q7接收到高高电平信号(los_d此时是高电平，上电是高电平)，所述第六场效应管q6是导通的，通过所述第六场效应管q6，所述二极管d1的阳极接近电源电压，当电源电压超过二极管d1的阈值电压后，大概在1v以内，所述二极管d1阳极的电位不再上升，此时，所述逻辑电路的输出仍然处在低电平，处于复位状态，但是电源电压继续上升，当上升到所述第八场效应管q8的上拉能力大于第十场效应管q10的下拉能力后，输出翻转，离开复位状态，所述逻辑电路的输出变为高电平。
50.当电路掉电到一定程度的时候，所述掉电检测电路1检测出掉电，所述阈值控制电路2开始进行阈值的判断，如果到需要复位的电压值，所述第二施密特触发器23输出一个低电平，强制将二极管d1的阳极拉高，最终强制将所述逻辑输出电路32的输出拉低，如果继续掉电，则述逻辑输出电路32的输出继续保持低电平，如果后续重新上电，则上电检测电路将会关闭，重新将所述第二施密特触发器23的输出拉高，所述逻辑输出电路32的输出重新上电复位。
51.在本实施例中,所述逻辑输出电路32包括：第三施密特触发器321、第三电容c3、第二反相器322、缓冲器323、延时器324，
52.其中，所述第三施密特触发器321的输入端与所述第十场效应管q10的d极电气连接，所述第三施密特触发器321的输出端与所述第二反相器322的输入端电气连接，所述电
源通过所述第三电容c3与所述第三施密特触发器321的输出端电气连接，所述第二反相器322的输出端与所述缓冲器323的输入端电气连接，所述缓冲器323的输出端与所述延时器324的输入端电气连接，所述延时器324的输出端与所述储能电路11的控制端电气连接，所述缓冲器323的输出端与所述用电设备的复位端电气连接。
53.需要说明的是，所述缓冲器323输出连接到所述用电设备复位端，在接收到低电平时，用电设备复位，其中，所述延时器324连接到所述储能电路11的控制端，通过这个信号cle信号，在完成掉电复位后，对电容上残余电荷进行释放，防止掉电不完全时输出的复位信号一直震荡，如果没有进行清空，或掉电的速度较慢，可能出现复位信号一会高电平，一会低电平的情况，具体地，本实施例中，通过cle信号输出给储能电路的q12管，可以将c5、c6、c7的电荷释放。
54.本实用新型提第二实施例一种用电设备，包括：电源4、控制器5及如上任意一项所述的一种零功耗欠压复位电路，所述电源与所述掉电检测电路1的输入端、及所述上电复位电路3的输入端电气连接，所述控制器的复位端与所述上电复位电路3的输出端电气连接。
55.基于本实用新型提供的一种零功耗欠压复位电路极用电设备，通过所述掉电检测电路1采集电源的电压值，在判断到电压掉电时，翻转输出的电平时，阈值控制电路2用于接收掉电检测电路1输出的电平状态，同时可以调整电路上mos器件的长宽比，可以调整复位信号在接收到什么电平时输出至上电复位电路3，其中，上电复位电路3在电源上电之后，且接收到复位信号时，输出一电信号至用电设备的复位端，实现上电复位。
56.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。