本發(fā)明屬于電路技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種精確的por電路。

背景技術(shù)：

上電復(fù)位電路(poweronreset電路，簡(jiǎn)稱por電路)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類系統(tǒng)芯片中。一個(gè)電路系統(tǒng)在剛剛上電的時(shí)候，電源電壓還未達(dá)到預(yù)期的穩(wěn)定狀態(tài)，芯片中各個(gè)功能模塊，各個(gè)電路節(jié)點(diǎn)電壓和邏輯電平處于未知狀態(tài)；從這種不確定的初始狀態(tài)開始運(yùn)行芯片，很可能會(huì)造成系統(tǒng)的錯(cuò)誤執(zhí)行，甚至?xí)茐恼麄€(gè)系統(tǒng)的正常工作能力。為了使芯片從一個(gè)預(yù)定的初始狀態(tài)開始工作，需要使用上電復(fù)位電路在上電初期產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，初始化整個(gè)系統(tǒng)芯片。

現(xiàn)有的por電路大多基于反相器的結(jié)構(gòu)，閾值受工藝、電壓、溫度(pvt)等影響很大，無法給出一個(gè)精確的por閾值，這在一些需要低壓，高精度，低功耗的的系統(tǒng)中無法滿足指標(biāo)

如圖1所示的傳統(tǒng)的基于反相器的por電路，受pmos管m3′和m4′的導(dǎo)通閾值、pmos管m2′的導(dǎo)通電阻rdson及電阻r1′的影響導(dǎo)致por閾值不精確。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該基于傳統(tǒng)的反相器結(jié)構(gòu)的por電路受pvt影響閾值精度在0.9v左右。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種精確的por電路用以解決上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種精確的por電路，包括閾值產(chǎn)生電路和反相器inv1，所述閾值產(chǎn)生電路包括npn三極管m0-m2、電阻r0-r1和第一電流鏡，所述npn三極管m0和m2的發(fā)射極面積相等，所述npn三極管m0的發(fā)射極面積與npn三極管m1的發(fā)射極面積的比值大于1，所述電阻r0的第一端作為閾值產(chǎn)生電路的輸入端接輸入電源，所述電阻r0的第二端分別接npn三極管m0的集電極和基極，所述npn三極管m0的發(fā)射極接地，所述npn三極管m1的基極與npn三極管m0的基極連接，所述npn三極管m1的集電極接第一電流鏡的輸入端，所述npn三極管m1的發(fā)射極串聯(lián)電阻r1接地，所述npn三極管m2的基極與npn三極管m0的基極連接，所述npn三極管m2的集電極接第一電流鏡的輸出端，所述npn三極管m2的發(fā)射極接地，所述npn三極管m2的集電極作為閾值產(chǎn)生電路的輸出端接反相器inv1的輸入端。

進(jìn)一步的，所述第一電流鏡包括pmos管m3和m4，所述pmos管m3和m4的源極同時(shí)接輸入電源，所述pmos管m3和m4的柵極相連，所述pmos管m3的柵極和漏極接npn三極管m1的集電極，所述pmos管m4的漏極接npn三極管m2的集電極。

進(jìn)一步的，所述第一電流鏡包括pnp三極管m6和m7，所述pnp三極管m6和m7的發(fā)射極同時(shí)接輸入電源，所述pnp三極管m6和m7的基極相連，所述pnp三極管m7的基極和集電極接npn三極管m1的集電極，所述pnp三極管m6的集電極接npn三極管m2的集電極。

進(jìn)一步的，還包括分壓電路，所述分壓電路的輸入端接輸入電源，所述分壓電路的輸出端接閾值產(chǎn)生電路的輸入端。

更進(jìn)一步的，所述分壓電路包括電阻r3-r4、運(yùn)放a1和nmos管m5，所述電阻r3和r4串聯(lián)后接在輸入電源與地之間，所述電阻r3和r4的節(jié)點(diǎn)接運(yùn)放a1的同相輸入端，所述運(yùn)放a1的反相輸入端接電阻r0的第一端，所述運(yùn)放a1的輸出端接nmos管m5的柵極，所述nmos管m5的漏極接輸入電源，所述nmos管m5的源極接電阻r0的第一端。

更進(jìn)一步的，所述電阻r3和/或電阻r4為可調(diào)電阻。

本發(fā)明還公開了另一種精確的por電路，包括閾值產(chǎn)生電路和反相器inv1，所述閾值產(chǎn)生電路包括pnp三極管m0-m2、電阻r0-r1和第二電流鏡，所述pnp三極管m0和m2的發(fā)射極面積相等，所述pnp三極管m0的發(fā)射極面積與pnp三極管m1的發(fā)射極面積的比值大于1，所述pnp三極管m0的發(fā)射極作為閾值產(chǎn)生電路的輸入端接輸入電源，所述pnp三極管m0的集電極串聯(lián)電阻r0接地，所述pnp三極管m0-m2的基極和pnp三極管m0的集電極連接，所述pnp三極管m1的發(fā)射極串聯(lián)電阻r1接pnp三極管m0的發(fā)射極，所述pnp三極管m1的集電極接第二電流鏡的輸入端，所述pnp三極管m2的發(fā)射極接pnp三極管m0的發(fā)射極，所述pnp三極管m2的集電極接第二電流鏡的輸出端，所述pnp三極管m2的集電極作為閾值產(chǎn)生電路的輸出端接反相器inv1的輸入端。

進(jìn)一步的，還包括分壓電路，所述分壓電路的輸入端接輸入電源，所述分壓電路的輸出端接閾值產(chǎn)生電路的輸入端。

更進(jìn)一步的，所述分壓電路包括電阻r3-r4、運(yùn)放a1和nmos管m5，所述電阻r3和r4串聯(lián)后接在輸入電源與地之間，所述電阻r3和r4的節(jié)點(diǎn)也運(yùn)放a1的同相輸入端，所述運(yùn)放a1的反相輸入端接pnp三極管m0的發(fā)射極，所述運(yùn)放a1的輸出端接nmos管m5的柵極，所述nmos管m5的漏極接輸入電源，所述nmos管m5的源極接pnp三極管m0的發(fā)射極。

更進(jìn)一步的，所述電阻r3和/或電阻r4為可調(diào)電阻。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明充分考慮了電源電壓、工藝偏差、溫度對(duì)閾值的影響，利用三極管vbe的負(fù)溫度系數(shù)與kt/q的正溫度系數(shù)互相抵消，從而極大減少溫度對(duì)閾值的影響；利用雙極型(bipolar)器件的vbe隨工藝偏差很小的特性減少工藝偏差對(duì)閾值的影響，從而得到低功耗的高精度的por電路，閾值受溫度及工藝波動(dòng)偏差很小。

本發(fā)明還可以產(chǎn)生任意閾值值，拓展了應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的基于反相器的por電路原理圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的第一電流鏡的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的第一電流鏡的另一電路原理圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二的電路原理圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例三的電路原理圖；

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例一

如圖2所示，一種精確的por電路，包括閾值產(chǎn)生電路和反相器inv1，所述閾值產(chǎn)生電路包括npn三極管m0-m2、電阻r0-r1和第一電流鏡1，所述npn三極管m0和m2的發(fā)射極面積相等，所述npn三極管m0的發(fā)射極面積與npn三極管m1的發(fā)射極面積之比為n：1，n大于1，所述電阻r0的第一端作為閾值產(chǎn)生電路的輸入端接輸入電源vin，所述電阻r0的第二端分別接npn三極管m0的集電極和基極，所述npn三極管m0的發(fā)射極接地，所述npn三極管m1的基極與npn三極管m0的基極連接，所述npn三極管m1的集電極接第一電流鏡1的輸入端，所述npn三極管m1的發(fā)射極串聯(lián)電阻r1接地，所述npn三極管m2的基極與npn三極管m0的基極連接，所述npn三極管m2的集電極接第一電流鏡1的輸出端，所述npn三極管m2的發(fā)射極接地，所述npn三極管m2的集電極作為閾值產(chǎn)生電路的輸出端接反相器inv1的輸入端，反相器inv1的輸出端輸出復(fù)位信號(hào)cmpout。

本具體實(shí)施例中，如圖3所示，第一電流鏡1包括pmos管m3和m4，所述pmos管m3和m4的源極同時(shí)接輸入電源vin，所述pmos管m3和m4的柵極相連，所述pmos管m3的柵極和漏極(輸入端)接npn三極管m1的集電極，所述pmos管m4的漏極(輸出端)接npn三極管m2的集電極。

當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，第一電流鏡1也可以采用如圖4所示的電路，其包括pnp三極管m6和m7，所述pnp三極管m6和m7的發(fā)射極同時(shí)接輸入電源vin，所述pnp三極管m6和m7的基極相連，所述pnp三極管m7的基極和集電極(輸入端)接npn三極管m1的集電極，所述pnp三極管m6的集電極(輸出端)接npn三極管m2的集電極。

當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，第一電流鏡1還可以采用現(xiàn)有的其它電流鏡電路，此是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易實(shí)現(xiàn)的，不再詳細(xì)說明。

工作原理：本實(shí)施例所產(chǎn)生的比較翻轉(zhuǎn)閾值vin_th滿足公式(1):

(vin_th-vbe0)/r0＝(vbe0-vbe1)/r1(1)

其中，vbe0為npn三極管m0的基極與發(fā)射極之間的電壓差，vbe1為npn三極管m1的基極與發(fā)射極之間的電壓差，公式(1)經(jīng)過變形成公式(2)

vin_th＝vbe0+(r0/r1)(vbe0-vbe1)(2)

其中vbe0和vbe1是負(fù)溫度系數(shù)，由二極管(npn三極管m1采用二極管接法)的電流公式可以得出vbe0-vbe1滿足關(guān)系式(3)

vbe0-vbe1＝(kt/q)*lnn(3)

k跟q為常數(shù)，t為溫度，因此vbe0-vbe1是正溫度系數(shù)，反相器inv1的翻轉(zhuǎn)閾值vin_th滿足

vin_th＝vbe0+(kt/q)*lnn*r0/r1(4)

由于vbe0為負(fù)溫度系數(shù)，(kt/q)*r0/r1為正溫度系數(shù)，因此通過合適的n值及r0/r1可以使得vin_th得到很好的溫度補(bǔ)償。同時(shí)npn三極管m0是個(gè)雙極器件，因此其vbe0受工藝波動(dòng)的偏差很小，因此可以得到總體受溫度工藝偏差很小的vin_th。實(shí)驗(yàn)表明該電路受溫度工藝波動(dòng)造成的vin_th偏差范圍為79mv，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的基于反相器結(jié)構(gòu)的900mv左右的波動(dòng)。

本實(shí)施例中，由于vbe0的值在常溫下約為0.7v左右，如果想要達(dá)到比較理想的溫度補(bǔ)償，最終的vin_th為1.2v左右。

實(shí)施例二

如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于：還包括分壓電路，所述分壓電路的輸入端接輸入電源，所述分壓電路的輸出端接閾值產(chǎn)生電路的輸入端。

本具體實(shí)施例中，所述分壓電路包括電阻r3-r4、運(yùn)放a1和nmos管m5，所述電阻r3和r4串聯(lián)后接在輸入電源vin與地之間，所述電阻r3和r4的節(jié)點(diǎn)接運(yùn)放a1的同相輸入端，所述運(yùn)放a1的反相輸入端接電阻r0的第一端(閾值產(chǎn)生電路的輸入端)，所述運(yùn)放a1的輸出端接nmos管m5的柵極，所述nmos管m5的漏極接輸入電源vin，所述nmos管m5的源極接電阻r0的第一端。

本具體實(shí)施例中，所述電阻r3和/或電阻r4為可調(diào)電阻。

當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，分壓電路還可以采用現(xiàn)有的分壓電路結(jié)構(gòu)，此是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易實(shí)現(xiàn)的，不再詳細(xì)說明。

工作原理：閾值產(chǎn)生電路的輸入端的輸入電壓vcc是通過電阻r3、電阻r4、nmos管m5及運(yùn)放a1得到，通過負(fù)反饋環(huán)路使得vcc＝r4/(r3+r4)*vin。通過實(shí)施例一的分析得知電壓vcc的最優(yōu)閾值在1.2v左右，因此，本實(shí)施例的閾值為vin_th＝1.2v*(r3+r4)/r3，通過改變電阻r3和/或電阻r4的阻值，即可得到任意的閾值vin_th。

實(shí)施三

如圖6所示，一種精確的por電路，包括閾值產(chǎn)生電路和反相器inv1，所述閾值產(chǎn)生電路包括pnp三極管m0-m2、電阻r0-r1和第二電流鏡2，所述pnp三極管m0和m2的發(fā)射極面積相等，所述pnp三極管m0的發(fā)射極面積與pnp三極管m1的發(fā)射極面積之比為n:1，n大于1，所述pnp三極管m0的發(fā)射極作為閾值產(chǎn)生電路的輸入端接輸入電源vin，所述pnp三極管m0的集電極串聯(lián)電阻r0接地，所述pnp三極管m0-m2的基極和pnp三極管m0的集電極連接，所述pnp三極管m1的發(fā)射極串聯(lián)電阻r1接pnp三極管m0的發(fā)射極，所述pnp三極管m1的集電極接第二電流鏡2的輸入端，所述pnp三極管m2的發(fā)射極接pnp三極管m0的發(fā)射極，所述pnp三極管m2的集電極接第二電流鏡2的輸出端，所述pnp三極管m2的集電極作為閾值產(chǎn)生電路的輸出端接反相器inv1的輸入端，反相器inv1的輸出端輸出復(fù)位信號(hào)cmpout。

本具體實(shí)施例中，第二電流鏡2采用現(xiàn)有的電流鏡電路，此是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易實(shí)現(xiàn)的，不再詳細(xì)說明。

本實(shí)施例的工作原理與實(shí)施例一相似，具體可以參考實(shí)施例一，此不再詳細(xì)說明。

實(shí)施例四

本實(shí)施例與實(shí)施例三的區(qū)別在于：還包括分壓電路，所述分壓電路的輸入端接輸入電源vin，所述分壓電路的輸出端接閾值產(chǎn)生電路的輸入端。

本具體實(shí)施例中，分壓電路與實(shí)施例二的分壓電路結(jié)構(gòu)相同，具體可以參考實(shí)施例二，此不再細(xì)說。

本實(shí)施例的工作原理與實(shí)施例二相似，具體可以參考實(shí)施例二，此不再詳細(xì)說明。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。