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CN109959817B - 一种可应用于低电压环境的欠压检测电路 - Google Patents

一种可应用于低电压环境的欠压检测电路 Download PDF

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CN109959817B CN201910354502.7A CN201910354502A CN109959817B CN 109959817 B CN109959817 B CN 109959817B CN 201910354502 A CN201910354502 A CN 201910354502A CN 109959817 B CN109959817 B CN 109959817B
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Abstract

本发明提供了一种可应用于低电压环境的欠压检测电路，包括PMOS管PM1；NMOS管NM1和NM2；反相器I1和I2；电容CP和电源电压VDD，电容CP一端接电源电压VDD，另一端接入NM2的源端，其中NM2都为低阈值NMOS管。本发明可以在低电压环境中应用且在正常工作状态下无静态功耗。

Description

一种可应用于低电压环境的欠压检测电路
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，具体涉及一种可应用于低电压环境的欠压检测电路。
背景技术
如图1所示，常用的下电欠压检测电路结构中，使用三个串联电阻，产生分压电压，比较器正向输入端连接一个分压点，负向输入端连接参考基准电压，比较器的输出经过反相器整形，产生欠压检测信号，且为低电平时有效。同时，信号端连接NMOS管的栅极，NMOS管的漏级与分压电阻的第二个分压点连接。NMOS管的源端和第三个电阻的一端共同接地。当检测信号变为低电平后，NMOS管断开，经过第一个分压点升高，产生迟滞效应。
常用的下电检测电路结构的电阻和比较器，在正常工作中消耗直流功耗，提高电阻可以减小电阻分压部分的静态功耗，但也不可避免的增加电阻面积，在低功耗应用中不太合适。并且，在电源电压比较低的应用下，参考基准电压和比较器的工作状态很难保证，这使得这种结构在低电压应用下不太适用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种能于低电压环境中应用的零功耗欠压检测电路。本发明的技术方案如下：
一种可应用于低电压环境的欠压检测电路，包括：PMOS管PM1；NMOS管NM1和NM2；反相器I1和I2；电容CP和电源电压VDD；
PM1，连接电源电压VDD，输出电压VP；
NM2，输入电压VP；
NM1、NM2，输出电压VQ；
CP，一端接电源电压VDD、另一端分别与NM1、NM2串联；
二级反相器，由I1和I2串联而成，输入电压VP信号，输出欠压控制信号；
所述PM1分别与NM2、二级反相器串联；
所述NM1、NM2和二级反相器依次串联；
所述NM2采用低阈值NMOS器件。
具体的，所述PM1的栅极(G)接地，源极(S)与电源电压VDD连接，所述PM1的漏极(D)与NM2漏极连接，并且与反相器I1的输入端连接；所述NM1的源极(S)接地，栅极(G)与漏极(D)连接，并共同与NM2的源极(S)连接；所述NM2的栅极(G)接地，源极(S)与电容CP的一端连接，所述电容CP的另一端与电源电压VDD连接；所述反相器I1输出端与反相器I2输入端连接，所述反相器I2输出端输出欠压控制信号s_uvb。
进一步的，所述NM2的典型阈值电压为300～500mV。
基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：
1.本发明适用于低电压环境的欠压检测应用，电源电压VDD的电压翻转点取决于PM1和NM2的尺寸选择，可以由仿真决定，其翻转点近似在PMOS的阈值电压附近，适合低压应用。
2.本发明的可应用于低电压环境的欠压检测电路，当正常工作时，电源电压VDD为高电平，NM1的栅源电压仅比地电位略高，此时NM2的栅源电压为负电压，更加帮助截止，通路无静态功耗。
附图说明
图1为现有的常用下电欠压检测电路结构示意图；
图2为本发明的可应用于低电压环境的欠压检测电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的内容作进一步地说明,显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图2所示，本实施例提供了一种可应用于低电压环境的欠压检测电路，包括PMOS管PM1；NMOS管NM1和NM2；反相器I1和I2；电容CP和电源电压VDD。
PM1，连接电源电压VDD，输出电压VP；
NM2，输入电压VP；
NM1、NM2，输出电压VQ；
CP，一端接电源电压VDD、另一端分别与NM1、NM2串联；
二级反相器，由I1和I2串联而成，输入电压VP信号，输出欠压控制信号；
PM1分别与NM2、二级反相器串联；
NM1、NM2和二级反相器依次串联；
NM2采用低阈值NMOS器件。
具体的，PM1的栅极(G)接地，源极(S)与电源电压VDD连接，PM1的漏极(D)与NM2漏极连接，并且与反相器I1的输入端连接。NM1的源极(S)接地，栅极(G)与漏极(D)连接，并共同与NM2的源极(S)连接。NM2的栅极(G)接地，源极(S)与电容CP的一端连接，电容CP的另一端与电源电压VDD连接。反相器I1输出端与反相器I2输入端连接，所述反相器I2输出端输出欠压控制信号s_uvb。
优选的，NM2的典型阈值电压为300～500mV。
基于上述的结构，本发明适用于低电压环境的欠压检测应用，当电源电压VDD为高电平时，PM1导通，VP电位与电源电位相等，NM2的栅极(G)接地，源级(S)电压为NM1的栅源电压，由于没有直流电流流过，因此NM1的栅源电压仅比地电位略高(取决于漏电流和NM1的亚阈值工作状态)，此时NM2的栅源电压为负电压，更加帮助截止，从而保证通路无静态功耗。电容CP两端近似为电源电压VDD到地的压差。NM1和NM2采用典型阈值电压在400mV的低阈值NMOS器件；因此s_uvb为高电位，芯片正常工作。
当电源电压VDD下降时，VP跟随电源电压VDD下降，VQ保持低电位，当电源电压VDD到达PM1的阈值附近时，PM1逐渐进入关闭状态，VP与VQ逐渐进入高阻状态。当电源电压VDD进一步下降，到达翻转电压时，由于电容CP的电荷保持作用，并且VP,VQ通路无电荷泄放通路，使得VQ电压向负电压趋近，此时NM1的源漏互换，栅源电压相等，完全关断，而NM2的栅源电压存在压差，由于是低阈值器件，当VQ到达-400mv，NM2导通，VP被下拉到低电位，甚至是负电压，VP经过I1和I2的整形后，输出s_uvb为低电位，提供欠压检测信号。
本发明的可应用于低电压环境的欠压检测电路，电源电压VDD的电压翻转点取决于PM1和NM2的尺寸选择，可以由仿真决定，但其翻转点近似在PMOS阈值电压附近，适合低压应用。普通NMOS管和PMOS相差不大的阈值差，会使得此检测电路难以触发，而NM2采用低阈值器件，可以在VDD下降一定程度后触发此欠压检测电路。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种应用于低电压环境的欠压检测电路，其特征在于，包括：PMOS管PM1；NMOS管NM1和NM2；反相器I1和I2；电容CP和电源电压VDD；
PM1，连接电源电压VDD，输出电压VP；
NM2，输入电压VP；
NM1、NM2，输出电压VQ；
CP，一端接电源电压VDD、另一端分别与NM1、NM2串联；
二级反相器，由I1和I2串联而成，输入电压VP信号，输出欠压控制信号；
所述PM1分别与NM2、二级反相器串联；
所述NM1、NM2和二级反相器依次串联；
所述NM2采用低阈值NMOS器件；
所述PM1的栅极(G)接地，源极(S)与电源电压VDD连接，所述PM1的漏极(D)与NM2漏极连接，并且与反相器I1的输入端连接；所述NM1的源极(S)接地，栅极(G)与漏极(D)连接，并共同与NM2的源极(S)连接；所述NM2的栅极(G)接地，源极(S)与电容CP的一端连接，所述电容CP的另一端与电源电压VDD连接；所述反相器I1输出端与反相器I2输入端连接，所述反相器I2输出端输出欠压控制信号s_uvb。
2.根据权利要求1所述的应用于低电压环境的欠压检测电路，其特征在于，所述NM2的典型阈值电压为300～500mV。
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