过压保护电路的设计

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1、题目：过压保护电路的设计院（系）：自动化学院专业班：姓名：学号：指导教师：2014年9月摘要本文提出了一种高性能过压保护电路的设计，该电路由阈值改变电路、电阻分压电路、高精度迟滞比较器组成。它利用高精度迟滞比较器的输出信号控制MOS管的通断，有效的避免了电路振荡，成功实现了过压的电路保护。保护电压的阈值可由二四译码器进行选择。基于0.18μm，3.3VCMOS工艺，对提出的电路进行了仿真验证，结果表明此电路具有保护效果好，响应速度快等特点。关键词：CMOS；过压保护；迟滞比较；阈值调节AbstractThis

2、paperpresentsadesignofahighperformanceovervoltageprotectioncircuit,includingthethresholdchangingcircuit,resistive divisionandhigh-precisionhysteresiscomparator.ItusestheoutputsignaltocontroltheMOSinordertointroducehysteresisthusavoidingpossibleoscillation,s

3、uccessfullycompletetheovervoltageprotection.Protection’sthresholdvoltagecanbeselectedtwo-fourdecoder.Basedon0.18μmCMOSprocess，theproposedcircuithasbeenverified，thesimulationresultsgivenbyHspiceshowthatthedetectioncircuithashighaccuracy,quickresponseandsoon．

4、KeyWords：CMOS;OvervoltageProtection;Hysteresiscomparable;Thresholdadjustment目录摘要2ABSTRACT31选题背景61.1本课题的意义61.2CMOS差分输入比较器的原理62电路设计92.1迟滞比较器的设计92.2分压电路的设计112.3阈值调节电路的设计132.4总体电路设计153参数计算163.1课题要求参数163.2分压电路参数163.3过压保护电路参数173.4其他MOS管参数173.5确定每个元件的参数184HSPICE仿真

5、结果分析214.1单个MOS管的扫描仿真214.2过压保护模块的扫描仿真214.3阈值调节模块的扫描仿真224.4电压采样模块的扫描仿真234.5系统的直流扫描仿真235结论266心得体会276.1IC课程设计的心得体会276.1IC课程设计的具体分工28致谢29参考文献30附录I1选题背景1.1本课题的意义随着科学技术的发展，电力/电子产品日益多样化、复杂化，在各类电子产品中,设置过电流保护和过电压保护元件的趋势日益增强，电源管理已广泛的应用于便携式电子产品中，如MP3手机、笔记本、PDA等。为了提高电源管

6、理的可靠性，所以通常会引入一些欠压、过压、过流、过温等保护电路。无论是在以微处理器（MPU）或单片机（MCU）为基础的系统，还是在各类电子仪器仪表，家用电器产品中，欠压、过压检测器主要用来监视系统的供电电压。当供电电压过低或过高时，均输出一个控制信号以启动相关保护电路，避免系统部件产生损坏，确保其正常运行。过压保护主要是防止过电压或静电放电对电子元器件的损坏，被广泛地应用于电话机、传真机及高速传输接口(USB,IEEE1394,HDMI,SATA)等各种电子系统产品，尤其是电子通讯设备,对于如何避免因为电压异

7、常或静电放电而对电子备造成伤害损失尤为重要。1.2CMOS差分输入比较器的原理电压比较器是一种常用的集成电路。它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高。图1为电流镜负载差分比较器电路：NMOS器件M1和M2作为差分对管，P沟道器件M3，M4组成电流源负载。电流提供差分放大器的工作电流。如果M3和M

8、4相匹配，那么M1电流的大小就决定了M3电流的大小。这个电流将镜像到M4。如果，则Ml和M2的电流相同。如果，由于,相对要增加。的增加意味着和也增大。当输入差动小信号时，vp=-vn：（1）左边电路：↑→↓→↓→

9、

10、↑→

11、

12、↓（2）右边电路：↓→↑从输出端来看，由于

13、

14、减小以及增大，其综合效果是使输出电压上升，从而实现了信号电压的放大。假设M1和M2差分对总工作在饱和状态，则可推导出其大信号特性。描