一种新型低压上电复位电路设计.pdf

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1、匪1墼竺竺——一种新型低压上电复位电路设计汪恒毅，邝小飞，卢杰(杭州电子科技大学电子信息学院微电子CAD所，浙江杭州310018)摘要：基于0．18mm-I-艺设计了一种可集成到低电源电压数字Ic或数模混合IC的上电复位电路。该POR(PowerOnReset)~有电源上电和掉电检测功能，且对电源上电的速度不敏感，~-．1-通过使用迟滞比较器实现对电源噪声的免疫。corner仿真结果表明，该电路可以实现大于100ms的延时。相比于传统POR，该电路工作电压低、性能可靠、结构简单。关键词：上电复位电路；延时；电源检测；阈值电压中图法分类号：TN432文献标识码：A文章编号：209

2、5-1302(2014)04—0090—030引言POR相比，延迟时间受工艺、温度、电压的影响也较小。市在电子系统上电时，电源通常需要经过比较长的时间才场上广泛应用的单片POR芯片811／812系列，便采用这种结构。能达到稳定状态。在这个过程中，数字集成电路或数模混合图2电路虽然性能优良，但是在集成电路的器件特征尺寸越集成电路中的寄存器、控制器等单元的状态是不确定的，这来越小、电源电压甚至低于带隙基准的时候，这种结构显然可能会导致芯片不能正常工作Ⅲ。因此需要一种电路在电源上不利于片上集成。电时，对那些不确定的状态进行初始化，我们通常使用上电复位电路来实现这种功能。然而，随着集成

3、电路工艺的进步，芯片的工作电压越来越低，对POR的性能要求也更高，传统的POR电路越来越难以满足如今的需求[2-5]o本文通过对传统POR的研究，基于0．18lam设计了一种低压低功耗的上电复位电路，该电路结构也适用于更小特征尺寸的CMOS工艺[8-101。1P0R电路介绍图1(a)所示为传统的片外POR电路，其主要由电阻、图1传统POR电路电容和二极管构成，电路的时间延迟由RC决定，当电源下电时，反向二极管对电容放电。这种电路的主要缺点是依赖电源的上电速度，在电源的上电速度较慢时，POR电路可能无法正常工作。图1(b)为传统的片上集成POR电路，检测电压由NMOS和PMOS的

4、阈值电压决定，当电源电压高于检测图2基于带隙基准的POR电压时，电流镜对电容充电，当充电电压高于触发器阈值时，2POR电路设计电路复位。这种电路的缺点是在电源电压低于阈值电压时，电本文设计的POR电路如图3所示，～^构成了电源路也有充电电流存在，会减小电路的延迟时间；其次，管子电压检测电路，其中～和R、R用来产生偏置电流，的阈值电压受工艺、温度影响较大，再计入电源电压的影响，INV，和，构成具有迟滞能力的比较器，上电检测点和下这种电路延迟时间的离散度会非常大。电检测点的回差电压大于100mV。INV2用来产生时间延迟，图2所示的POR电路由带隙基准电压做参考电压，它迟滞比较器用

5、来产生复位信号。相比于文献【9，10】的设计，的检测电压值非常精确，误差通常在5％以内。同时和其他本文POR大大提高了对噪声的免疫能力，同时增加了延迟时间，提高了电路可靠性。收稿日期：2014一O1—22基金项目：浙江省重点科技创新团队项目资助(2010R50010)／90物联网技术2014~／第4期智能处理与应用镄l勰脚爝毋嗣

6、IntelligentProcessingandApplicationl黪和图6所示，其方差分别为25．76mV和2．72ms。Logicsimulatioil／图3POR电路当电路启动时，所有节点电压的初始状态为0，在0。<时，随着电源电压的升高，电

7、路对的栅极和⋯⋯节点充电，跟随电源电压，和保持低电平，输出time3(ms)图4主要corner仿真端OUT节点跟随电源电压。当gt．≤。<2gt，管导通，Ydet27开始有电流流过R，～^的栅极电压被拉低，、、镜像M4的电流，．和OUT继续跟随电源电压，和仍然保持低电平。当2。时，开始导通，流过的电流随着。的增加逐渐变大，同时^镜像的电流，由式(1～3)可以得到电源的检测电压。，d1。3，厶。3，d4，厶5厶。6(1)厶4=。l／Rl(2)=+(3)。。l。2在。超过检测电压。时，迅速拉低，BUF。打开，开始对MOS电容充电，当大于的阈值电压时，图5上电检测电压蒙特卡洛仿真输

8、出复位信号。从。达到。到输出复位信号的时间延迟Vdet27TD由，d、电容和阈值电压决定。在电路下电时，POR的工作过程是上电时的逆过程，由．J；构成的迟滞比较器使得下电检测电压低于上电检测值，其回差电压的大小可以通过改变的尺寸调整。当电源电压小于下电检测值时，变为低电平，节点通过BUF。迅速放电到0。由于放电速度远高于充电速度，该POR在上电的时候，即使出现由电源噪声导致检测电路反复触发的现象，依然会保持低电平，这极大的提高了电路对噪声的抗干扰能力。3电路仿真X0‘E一6)为了模拟POR电