專利名稱：芯片上電復(fù)位電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，特別涉及集成電路中的芯片上電復(fù)位電路。
背景技術(shù)：
為了確保集成電路在電源正常通電后能夠正常運(yùn)行，芯片上電復(fù)位(Power On Reset，簡(jiǎn)稱“P0R”)電路在系統(tǒng)級(jí)芯片(System on Chip，簡(jiǎn)稱“SoC”)設(shè)計(jì)中是不可或缺 的。一般來(lái)講，由于芯片管腳資源有限以及成本等方面因素的限制，上電復(fù)位電路絕大數(shù)情 況下都集成在芯片內(nèi)部，芯片上電復(fù)位電路能夠自動(dòng)判斷芯片上電電壓是否正常，同時(shí)產(chǎn) 生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，該信號(hào)能夠維持一段時(shí)間對(duì)芯片內(nèi)部數(shù)字電路進(jìn)行邏輯狀態(tài)初始化，從 而使得芯片內(nèi)部數(shù)字電路在系統(tǒng)正常上電后能夠正?？煽抗ぷ?。因此，一個(gè)可靠的芯片上電復(fù)位電路應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求首先，無(wú)論電源電壓 上電速度的快慢，芯片上電復(fù)位電路必須能夠產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)用于數(shù)字邏輯電路的初始 化；其次，芯片上電復(fù)位電路在完成其功能后，即芯片電源正常上電判斷以及芯片邏輯電路 初始化后，其自身功耗應(yīng)該為零；第三，在芯片設(shè)計(jì)中，芯片上電復(fù)位電路應(yīng)該占有較小的 面積。傳統(tǒng)的電源上電復(fù)位電路原理圖如圖1所示，利用RC(電阻與電容)充放電支路 遲滯反相器進(jìn)行上電復(fù)位信號(hào)(即POR信號(hào))的產(chǎn)生。該電路在電源電壓穩(wěn)定之后，靜態(tài) 功耗為零。但是為了獲得較理想的POR信號(hào)，通常情況下，電阻和電容的取值較大，不利于 集成?，F(xiàn)有的另一種芯片上電復(fù)位電路設(shè)計(jì)如圖2所示，該芯片上電復(fù)位電路在理論上 能夠避免由于電源電壓上電過(guò)程中變化緩慢而引起芯片上電復(fù)位電路無(wú)法響應(yīng)這一問(wèn)題。 但該方案增加了額外的數(shù)字控制電路來(lái)控制該芯片上電復(fù)位電路能夠在電源緩慢變化時(shí) 及時(shí)響應(yīng)，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。增加的數(shù)字控制電路使得芯片上電復(fù)位電路面積增大，同時(shí)在電 源穩(wěn)定時(shí)候，分壓模塊(Pl，Rl, R2)仍然消耗電流。且電流的大小直接與該支路中電阻及 MOS電阻的大小有關(guān)。同時(shí)該電流大小會(huì)影響到芯片上電復(fù)位電路的響應(yīng)速度。因此，該方 案的芯片上電復(fù)位電路，不僅增大了芯片上電復(fù)位電路的面積，而且電源穩(wěn)定后其靜態(tài)功 耗無(wú)法避免。此外，還存在一種芯片上電復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，該芯片上電復(fù)位電路利用較小的電 容使POR輸出信號(hào)產(chǎn)生足夠時(shí)間的延時(shí)。盡管該芯片上電復(fù)位電路與傳統(tǒng)芯片上電復(fù)位電 路相比減小了電路面積，但是在電源穩(wěn)定之后，分壓跟隨模塊無(wú)法避免直流功耗的產(chǎn)生，同 時(shí)該電流的大小隨著控制管強(qiáng)導(dǎo)通而增大。因此，在電源穩(wěn)定之后，分壓跟隨模塊中的電流 也達(dá)到最大，該電流大小與電路中的電阻和控制管的尺寸相關(guān)。因此，該方案所提出的芯片 上電復(fù)位電路，在電源穩(wěn)定后無(wú)法實(shí)現(xiàn)零功耗，為降低電流，只能增加面積，使得該電路的 優(yōu)勢(shì)不再明顯。由此可見(jiàn)，在目前的芯片上電復(fù)位電路中，當(dāng)電源電壓穩(wěn)定后，芯片正常工作時(shí)均 無(wú)法避免地需要消耗電流，增大了系統(tǒng)的功耗。如果通過(guò)增大面積以避免較大的功耗，又將增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種芯片上電復(fù)位電路及其方法，以較低的成本實(shí)現(xiàn)電源 穩(wěn)定后上電復(fù)位電路的零功耗。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種芯片上電復(fù)位電路，包含電荷充放電模塊，用于產(chǎn)生充電電流，并將該充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓輸出；預(yù)充電模塊，用于根據(jù)電源電壓對(duì)電荷充放電模塊產(chǎn)生的充電電流的電流大小進(jìn) 行控制；波形整形模塊，用于對(duì)電荷充放電模塊輸出的充電電壓進(jìn)行放大和整形，并將經(jīng) 放大和整形后的電壓作為上電復(fù)位信號(hào)輸出；強(qiáng)迫響應(yīng)模塊，用于監(jiān)控波形整形模塊輸出的上電復(fù)位信號(hào)的大小，在上電復(fù)位 信號(hào)為高電平時(shí)，鎖定預(yù)充電模塊，預(yù)充電模塊在被鎖定后，控制電荷充放電模塊停止充電 電流。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種芯片上電復(fù)位方法，包含以下步驟在芯片開(kāi)始上電時(shí)，產(chǎn)生一充電電流，并將該充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓，其中，根 據(jù)電源電壓對(duì)該充電電流的電流大小進(jìn)行控制；將充電電壓進(jìn)行放大和整形，并將經(jīng)放大和整形后的電壓作為上電復(fù)位信號(hào)；監(jiān)控上電復(fù)位信號(hào)的大小，在上電復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)，停止充電電流。進(jìn)一步地，預(yù)充電模塊由1個(gè)PMOS管M3，2個(gè)匪OS管M4、M5構(gòu)成；電荷充放電模 塊由2個(gè)PMOS管M6和1個(gè)匪OS管M7構(gòu)成；強(qiáng)迫響應(yīng)模塊由兩輸入與非門NAND，PMOS管 Ml, NMOS 管 M2 構(gòu)成。進(jìn)一步地，波形整形模塊由2個(gè)反相器INV1，INV2構(gòu)成。其中，INVl為施密特反 相器。本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于在由預(yù)充電模塊、電荷充放電模塊、波形整形模塊和強(qiáng)迫響應(yīng)模塊構(gòu)成的芯片上 電復(fù)位電路中，由預(yù)充電模塊對(duì)電源電壓進(jìn)行判斷和處理，其輸出直接控制電荷充放電模 塊的充電電流大小，電荷充放電模塊中的充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓后輸出，波形整形模塊 對(duì)充電電壓進(jìn)行放大和整形后，將經(jīng)放大和整形后的電壓作為上電復(fù)位信號(hào)(P0R信號(hào))輸 出。強(qiáng)迫響應(yīng)模塊對(duì)POR信號(hào)全程監(jiān)控，在POR信號(hào)為高電平，強(qiáng)迫響應(yīng)模塊鎖定預(yù)充電模 塊，使其停止預(yù)充電，由此產(chǎn)生一穩(wěn)定的POR信號(hào)。由于通過(guò)預(yù)充電模塊的控制，在電源電 壓上升很緩慢的情況下，依然能夠產(chǎn)生一 POR信號(hào)，當(dāng)電源電壓穩(wěn)定之后，通過(guò)強(qiáng)迫響應(yīng)模 塊對(duì)預(yù)充電模塊的鎖定，使得整個(gè)芯片上電復(fù)位電路不再消耗任何電流，以較低的成本實(shí) 現(xiàn)了電源穩(wěn)定后POR電路零功耗的目的。另外，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了大電容和電阻的使用，因此在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)，能 有效節(jié)約面積，進(jìn)一步降低成本。另外，由于利用2個(gè)反相器構(gòu)成的波形整形模塊能起到遲滯作用，使得本發(fā)明的 芯片上電復(fù)位電路能對(duì)電源噪聲和干擾有較強(qiáng)的抑制作用。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的芯片上電復(fù)位電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的另一種芯片上電復(fù)位電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的芯片上電復(fù)位電路示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的芯片上電復(fù)位電路具體結(jié)構(gòu)圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的仿真結(jié)果示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的芯片上電復(fù)位方法流程圖。
具體實(shí)施例方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施例的種種變化和 修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施 例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明的核心在于，由預(yù)充電模塊、電荷充放電模塊、波形整形模塊和強(qiáng)迫響應(yīng)模 塊構(gòu)成芯片上電復(fù)位電路。其中，電荷充放電模塊用于產(chǎn)生充電電流，并將該充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓輸出。預(yù)充電模塊用于根據(jù)電源電壓對(duì)電荷充放電模塊產(chǎn)生的充電電流的大小進(jìn)行控 制。波形整形模塊用于對(duì)電荷充放電模塊輸出的充電電壓進(jìn)行放大和整形，并將經(jīng)放 大和整形后的電壓作為POR信號(hào)輸出。強(qiáng)迫響應(yīng)模塊用于監(jiān)控波形整形模塊輸出的POR信號(hào)的大小，在POR信號(hào)為高電 平時(shí)，鎖定預(yù)充電模塊，預(yù)充電模塊在被鎖定后，控制電荷充放電模塊停止充電電流。本發(fā)明第一實(shí)施例涉及一種芯片上電復(fù)位電路。如圖3所示，該芯片上電復(fù)位電 路包含預(yù)充電模塊100、電荷充放電模塊101、波形整形模塊102和強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103。預(yù)充電模塊100用于根據(jù)電源電壓對(duì)電荷充放電模塊產(chǎn)生的充電電流的電流大 小進(jìn)行控制，即對(duì)電源電壓進(jìn)行判斷和處理，其輸出直接控制充放電模塊的充電電流，即預(yù) 充電模塊100通過(guò)向電荷充放電模塊101輸出的控制信號(hào)，控制電荷充放電模塊101產(chǎn)生 的充電電流的大小。具體地說(shuō)，該預(yù)充電模塊100需檢測(cè)電源電壓VDD，當(dāng)電源電壓由零開(kāi)始逐漸增大 時(shí)，說(shuō)明芯片正在上電。在本實(shí)施例中，預(yù)充電模塊100向電荷充放電模塊101輸出的控制 信號(hào)即為該預(yù)充電模塊100向電荷充放電模塊101輸出的電壓。當(dāng)芯片開(kāi)始上電時(shí)，預(yù)充 電模塊100通過(guò)向電荷充放電模塊101輸出的電壓控制電荷充放電模塊101產(chǎn)生充電電 流，在芯片上電過(guò)程中，預(yù)充電模塊100向電荷充放電模塊101輸出的電壓在開(kāi)始階段將隨 電源電壓的增大而增大，當(dāng)電源電壓增大到一定程度時(shí)，預(yù)充電模塊100向電荷充放電模 塊101輸出的電壓將隨著電源電壓的增大而減小，該輸出的電壓越小，電荷充放電模塊101 中產(chǎn)生的充電電流就越大。也就是說(shuō)，當(dāng)芯片上電過(guò)程中，隨著電源電壓的增大，預(yù)充電模 塊100通過(guò)輸出的電壓控制電荷充放電模塊101的充電電流逐漸增大，從而使得電荷充放 電模塊101所輸出的電壓不斷增大，直至電荷充放電模塊101所輸出的電壓達(dá)到高電平閾值時(shí)，該電荷充放電模塊101所輸出的電壓經(jīng)波形整形模塊102的放大和整形后得到的PO R信號(hào)將迅速變?yōu)楦唠娖?此時(shí)說(shuō)明芯片已正常上電，VDD已為高電平)。預(yù)充電模塊100 在因POR信號(hào)為高電平而被強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103鎖定時(shí)，通過(guò)輸出的電壓控制電荷充放電模 塊停止充電。電荷充放電模塊101用于產(chǎn)生充電電流，并將該充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓輸出。 如上所述，當(dāng)電源電壓由零開(kāi)始逐漸增大時(shí)，電荷充放電模塊101根據(jù)來(lái)自預(yù)充電模塊100 的控制信號(hào)產(chǎn)生充電電流，該充電電流隨著電源電壓增大而增大，直至預(yù)充電模塊100被 鎖定時(shí)，停止充電，充電電流為零。本實(shí)施例中的電荷充放電模塊101采用傳統(tǒng)的電流 源-電容式充電結(jié)構(gòu)。波形整形模塊102用于對(duì)電荷充放電模塊輸出的充電電壓進(jìn)行放大和整形，并將 經(jīng)放大和整形后的電壓作為POR信號(hào)輸出，即對(duì)電荷充放電所積累的電壓進(jìn)行放大和整形 后輸出。強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103用于監(jiān)控波形整形模塊輸出的POR信號(hào)的大小，在POR信號(hào)達(dá) 到高電平時(shí)，鎖定預(yù)充電模塊，預(yù)充電模塊在被鎖定后，通過(guò)向電荷充放電模塊輸出的控制 信號(hào)控制電荷充放電模塊停止充電電流。即在電源電壓上電速度較慢時(shí)，通過(guò)電源電壓和 POR輸出大小進(jìn)行判斷，其輸出直接對(duì)預(yù)充電電路進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)POR輸出響應(yīng)。也就是說(shuō)，在芯片開(kāi)始上電(即電源電壓由零開(kāi)始增大)時(shí)，通過(guò)預(yù)充電模塊100 對(duì)電荷充放電模塊101進(jìn)行控制，產(chǎn)生一個(gè)充電電流，并在芯片上電過(guò)程中，隨著電源電壓 的逐漸增大，控制該充電電流逐漸增大。電荷充放電模塊101將該充電電流轉(zhuǎn)換為充電電 壓輸出，當(dāng)輸出的充電電壓被波形整形模塊102放大處理后產(chǎn)生一個(gè)PO R信號(hào)。若強(qiáng)迫響 應(yīng)模塊103監(jiān)控到該P(yáng)OR信號(hào)為高電平，此時(shí)說(shuō)明芯片已正常上電，則鎖定預(yù)充電模塊100， 預(yù)充電模塊100在被鎖定后，控制電荷充放電模塊101停止充電電流的產(chǎn)生；若強(qiáng)迫響應(yīng)模 塊103監(jiān)控到該信號(hào)為低電平，則隨著VDD增大，電荷充放電模塊101的電流繼續(xù)增大，直 到POR信號(hào)為高電平。本實(shí)施例中的預(yù)充電模塊100、電荷充放電模塊101、波形整形模塊102和強(qiáng)迫響 應(yīng)模塊103的具體結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系如圖4所示。預(yù)充電電路100由PMOS管M3，匪OS管M4、M5構(gòu)成。其中PMOS管M3柵極連接至 強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103的輸出端a，M3源極接電源電壓VDD，其漏極為預(yù)充電電路100輸出端； NMOS管M4的漏極與M3的漏極相接，其柵極接電源電壓VDD，源極接NMOS管M5的漏極；NMOS 管M5連接成MOS 二極管的形式，即其柵極和漏極相短接連接至M4的源極，M5源極與低電 位GND相連。電荷充放電模塊101由PMOS管M6，NM0S管M7構(gòu)成。PMOS管M6的源極接電源電 壓VDD，柵極接預(yù)充電模塊的輸出端b，漏極為電荷充電放電模塊的輸出端c ;NM0S管M7，其 柵極接PMOS管M6的漏極(電荷充放電模塊101輸出端c)，其漏極、源極均接至低電位GND。波形整形模塊102由反相器INV1，INV2構(gòu)成。其中INVl的輸出端接至INV2的輸 入端，INV2的輸出端為POR信號(hào)。反相器INVl和INV2的電源電壓為VDD，低電平為GND。 本實(shí)施例中，INVl為施密特反相器。由于利用2個(gè)反相器構(gòu)成的波形整形模塊能起到遲滯 作用，使得本實(shí)施例的芯片上電復(fù)位電路能對(duì)電源噪聲和干擾有較強(qiáng)的抑制作用。強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103由兩輸入與非門NAND，PMOS管M1，匪OS管M2構(gòu)成。其中兩輸入與非門NAND的輸入信號(hào)分別為VDD和POR信號(hào)，其輸出端分別接至Ml和M2的柵極，兩 輸入與非門NAND的電源電壓為VDD，低電位為GND ；PMOS管Ml和NMOS管M2為反相器連接 方式，即PMOS管Ml源極與電源電壓VDD相連接，其漏極與NMOS管M2漏極相連作為強(qiáng)迫響 應(yīng)模塊的輸出端a ；NMOS管M2的柵極與Ml柵極相連，M2源極與地電位GND相連。在本實(shí)施例中，通過(guò)預(yù)充電模塊的控制，在電源電壓上升很緩慢的情況下，依然能 夠產(chǎn)生一 POR信號(hào)，當(dāng)電源電壓穩(wěn)定之后，通過(guò)強(qiáng)迫響應(yīng)模塊對(duì)預(yù)充電模塊的鎖定，使得整 個(gè)芯片上電復(fù)位電路不再消耗任何電流，實(shí)現(xiàn)了電源穩(wěn)定后POR電路零功耗的目的。具體 分析如下當(dāng)VDD由零開(kāi)始逐漸增大，直到大于NMOS管閾值電平Vthn時(shí)，強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103 中NAND的輸出電平跟隨VDD變化，而NMOS管M2導(dǎo)通，則強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103輸出端a為低 電平，因此預(yù)充電模塊100中PMOS管M3開(kāi)始導(dǎo)通，此時(shí)VDD還不能使匪OS管M4，M5導(dǎo)通， 因此，預(yù)充電模塊100輸出端b會(huì)跟隨VDD—致變化。此時(shí)電荷充放電模塊101中的充放 電電流接近于零。由于INV2中NMOS管導(dǎo)通，此時(shí)POR電路輸出為低電平0 ；當(dāng)VDD繼續(xù)增大，直到 VDD > 2Vthn ^ 1. 6V，此時(shí)預(yù)充電模塊100中NMOS管M4，M5開(kāi)始導(dǎo)通，隨著VDD繼續(xù)增大， 則該模塊輸出端b的電位開(kāi)始下降，由此電荷充放電模塊101中的PMOS管M6當(dāng)(VDD-Vb) > IvthpI時(shí)，M6管開(kāi)始導(dǎo)通，隨著vdd的增大，電荷充放電模塊ιο 中的充電電流也會(huì)逐漸 增大，因此該模塊的輸出端c的電壓開(kāi)始升高，若Vc不能使波形整形模塊102中的INVl翻 轉(zhuǎn)，則POR仍然維持低電平。當(dāng)VDD繼續(xù)增大，使得電荷充放電模塊101中充電電流增大且使其輸出端c的電 壓增大到能夠使波形整形模塊102中INVl狀態(tài)開(kāi)始翻轉(zhuǎn)，則POR電平開(kāi)始翻轉(zhuǎn)為高電平， 該高電平被強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103所采樣，使得兩輸入與非門NAN D狀態(tài)立即翻轉(zhuǎn)為低電平0， 此時(shí)Ml迅速打開(kāi)，M2截止，強(qiáng)迫響應(yīng)模塊103輸出端a的電平變?yōu)閂DD，該控制電平控制預(yù) 充電電路100中的PMOS管M3迅速截止，此時(shí)，預(yù)充電電路100輸出電平b被NMOS管M4和 M5拉至接近電位Vthn，該電平使電荷充放電模塊101中的PMOS管M6中的充電電流迅速增 大，導(dǎo)致電荷充放電模塊101的輸出電平Vc增大至VDD，該電平被后續(xù)的波形整形模塊102 進(jìn)行整形后輸出POR信號(hào)高電平信號(hào)，此時(shí)VDD早已跳變?yōu)榉€(wěn)定的高電平。當(dāng)POR信號(hào)變?yōu)楦唠娖胶?，?qiáng)迫響應(yīng)模塊103的輸出將預(yù)充電電路鎖定，則預(yù)充電 電路輸出電平一致保持低電平，整個(gè)POR電路狀態(tài)保持不變，因此，當(dāng)電源電壓達(dá)到VDD正 常工作時(shí)，本實(shí)施例的POR電路其靜態(tài)功耗為零。本實(shí)施例的上電復(fù)位電路圖仿真結(jié)果如 圖5所示。圖5中從上至下依次給出了 POR信號(hào)隨時(shí)間變化的電壓值、INVl的輸出端d隨 時(shí)間變化的電壓值、電荷充電放電模塊的輸出端c隨時(shí)間變化的電壓值、預(yù)充電模塊的輸 出端b隨時(shí)間變化的電壓值、強(qiáng)迫響應(yīng)模塊的輸出端a隨時(shí)間變化的電壓值。而且，由于整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了大電容和電阻的使用，因此在實(shí)現(xiàn)高性能的 同時(shí)，能有效節(jié)約面積，進(jìn)一步降低了成本。本發(fā)明第二實(shí)施例涉及一種芯片上電復(fù)位電路。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例基本 相同，區(qū)別主要在于在第一實(shí)施例中，電荷充放電模塊101中，采用的電容類型為NMOS 管M7。而在本實(shí)施例中，將該NMOS管M7替換為其他類型的電容，如金屬-金屬(Metal Isolation Metal，簡(jiǎn)稱“MIM”)類型的電容或多晶硅-多晶硅(Poly Isolation Poly)類型的電容等。另外，在第一實(shí)施例中，波形整形模塊中的INVl為施密特反相器。而在本實(shí)施例 中，也可將INVl替換為其他類型的反相器，或者將波形整形模塊中的INVl和INV2均設(shè)置 為施密特反相器。使得本發(fā)明的實(shí)施例能靈活多變地實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明第三實(shí)施例涉及一種芯片上電復(fù)位方法，具體流程如圖6所示。在步驟610中，在芯片開(kāi)始上電時(shí)，產(chǎn)生一充電電流，并將該充電電流轉(zhuǎn)換為充電 電壓。當(dāng)電源電壓由低到高逐漸上升時(shí)，逐漸增大充電電流的電流大小。由于在芯片上電 過(guò)程中，電源電壓是由零開(kāi)始逐漸增大的過(guò)程，直至達(dá)到高電平。因此從芯片開(kāi)始上電時(shí)開(kāi) 始產(chǎn)生一充電電流，在電源電壓逐漸增大的過(guò)程中，該充電電流增大。在本實(shí)施例中，通過(guò)以下方式，將充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓利用電流對(duì)電容進(jìn)行 充電，將電荷轉(zhuǎn)移至電容形成電壓。該電容可由MNOS管實(shí)現(xiàn)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 理解，在實(shí)際應(yīng)用中，該電容也可以是其他類型的電容，如MIM電容或PIP電容等。在步驟620中，將充電電壓進(jìn)行放大和整形，并將經(jīng)放大和整形后的電壓作為POR 信號(hào)。具體地，利用相連的2個(gè)反相器對(duì)充電電壓進(jìn)行放大和整形。相連的2個(gè)反相器中， 接收充電電壓的反相器為施密特反相器?；蛘?，相連的2個(gè)反相器也可以都是施密特反相 器或都是其他類型的反相器。在步驟630中，監(jiān)控POR信號(hào)的大小，在POR信號(hào)為高電平時(shí)，停止對(duì)充電電流的 充電。由于若POR信號(hào)為零，說(shuō)明芯片還未完成正常上電過(guò)程(即電源電壓尚未達(dá)到高 電平)，那么隨著VDD增大，該充電電流也將增大，由充電電流轉(zhuǎn)換為的充電電壓也將隨著 VDD增大，直至該充電電壓達(dá)到高電平閾值，此時(shí)將充電電壓進(jìn)行放大和整形后得到的POR 信號(hào)將迅速變?yōu)楦唠娖健．?dāng)POR信號(hào)為高電平時(shí)，說(shuō)明芯片已正常上電，VDD達(dá)到正常狀態(tài)， 此時(shí)停止對(duì)充電電流的充電。不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例是與第一實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)施例，本實(shí)施例可與第一實(shí) 施例互相配合實(shí)施。第一實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施例中依然有效，為了減少 重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施例中。本實(shí)施例可以以軟件、硬件、固件等方式實(shí)現(xiàn)。不管本發(fā)明是以軟件、硬件、還是固 件方式實(shí)現(xiàn)，指令代碼都可以存儲(chǔ)在任何類型的計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)的存儲(chǔ)器中(例如永久的或 者可修改的，易失性的或者非易失性的，固態(tài)的或者非固態(tài)的，固定的或者可更換的介質(zhì)等 等)。同樣，存儲(chǔ)器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic，簡(jiǎn)稱“PAL”)、 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，簡(jiǎn)稱“RAM”)、可編程只讀存儲(chǔ)器(Programmable Read Only Memory，簡(jiǎn)稱“I^ROM”)、只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory，簡(jiǎn)稱“ROM”)、電可擦除 可編程只讀存儲(chǔ)器(Electrically Erasable Programmable ROM，簡(jiǎn)稱“EEI^ROM”)、磁盤(pán)、光 盤(pán)、數(shù)字通用光盤(pán)(Digital Versatile Disc，簡(jiǎn)稱“DVD”)等等。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，在電源電壓上升很緩慢的情況下，依然能夠產(chǎn)生一 POR 信號(hào)，當(dāng)電源電壓穩(wěn)定之后，該電路無(wú)靜態(tài)功耗，同時(shí)本發(fā)明提出的POR電路對(duì)電源噪聲和 干擾有較強(qiáng)的抑制作用，且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了大電容和電阻的使用，節(jié)約面積，降低成 本。雖然通過(guò)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明 的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種芯片上電復(fù)位電路，其特征在于，包含電荷充放電模塊，用于產(chǎn)生充電電流，并將該充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓輸出；預(yù)充電模塊，用于根據(jù)電源電壓對(duì)所述電荷充放電模塊產(chǎn)生的充電電流的電流大小進(jìn) 行控制；波形整形模塊，用于對(duì)所述電荷充放電模塊輸出的充電電壓進(jìn)行放大和整形，并將經(jīng) 放大和整形后的電壓作為上電復(fù)位信號(hào)輸出；強(qiáng)迫響應(yīng)模塊，用于監(jiān)控所述波形整形模塊輸出的上電復(fù)位信號(hào)的大小，在所述上電 復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)，鎖定所述預(yù)充電模塊，所述預(yù)充電模塊在被鎖定后，控制所述電荷充 放電模塊停止充電電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片上電復(fù)位電路，其特征在于，所述電荷充放電模塊采用 電流源-電容式充電結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯片上電復(fù)位電路，其特征在于，所述電荷充放電模塊由1個(gè) PMOS管M6禾口 1個(gè)NMOS管M7構(gòu)成；所述M6的源極接電源電壓VDD，柵極與所述預(yù)充電模塊的輸出端b相連，漏極作為所述 電荷充放電模塊的輸出端c;所述M7的柵極接所述M6的漏極，M7的漏極、源極均接至低電位GND。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片上電復(fù)位電路，其特征在于，所述預(yù)充電模塊由1個(gè) PMOS 管 M3，2 個(gè) NMOS 管 M4、M5 構(gòu)成；所述M3的柵極與所述強(qiáng)迫響應(yīng)模塊的輸出端a相連，源極接電源電壓VDD，漏極作為所 述預(yù)充電模塊的輸出端b;所述M4的漏極與所述M3的漏極相接，M4的柵極接電源電壓VDD，M4的源極接所述M5 的漏極；所述M5的柵極和漏極相短接連接至M4的源極，M5源極與低電位GND相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片上電復(fù)位電路，其特征在于，所述波形整形模塊由2個(gè)反 相器INVl，INV2構(gòu)成；其中，所述INVl的輸出端接至INV2的輸入端，INV2的輸出端為所述波形整形模塊的 輸出端，輸出上電復(fù)位信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的芯片上電復(fù)位電路，其特征在于，所述INVl為施密特反相器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片上電復(fù)位電路，其特征在于，所述強(qiáng)迫響應(yīng)模塊由兩輸 入與非門NAND，PMOS管Ml，NMOS管M2構(gòu)成；所述NAND的兩個(gè)輸入信號(hào)分別為電源電壓和上電復(fù)位信號(hào)，NAND的輸出端分別接至 Ml和M2的柵極；所述Ml的源極與電源電壓VDD相連接，Ml的漏極與所述M2漏極相連并作為所述強(qiáng)迫 響應(yīng)模塊的輸出端a;所述M2的柵極與Ml的柵極相連，M2的源極與低電位GND相連。
8.—種芯片上電復(fù)位方法，其特征在于，包含以下步驟在芯片開(kāi)始上電時(shí)，產(chǎn)生一充電電流，并將該充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓，其中，根據(jù)電 源電壓對(duì)該充電電流的電流大小進(jìn)行控制；將所述充電電壓進(jìn)行放大和整形，并將經(jīng)放大和整形后的電壓作為上電復(fù)位信號(hào)；監(jiān)控所述上電復(fù)位信號(hào)的大小，在所述上電復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)，停止所述充電電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的芯片上電復(fù)位方法，其特征在于，通過(guò)以下方式，將所述充電 電流轉(zhuǎn)換為充電電壓利用電流對(duì)電容進(jìn)行充電，將電荷轉(zhuǎn)移至電容形成所述電壓； 所述電容為NMOS電容。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的芯片上電復(fù)位方法，其特征在于，所述根據(jù)電源電壓對(duì)該充 電電流大小進(jìn)行控制的步驟中包含以下子步驟當(dāng)所述電源電壓由低到高逐漸上升時(shí)，逐漸增大所述充電電流的電流大小。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的芯片上電復(fù)位方法，其特征在于，在所述將充電電壓進(jìn)行放 大和整形的步驟中，包含以下子步驟利用相連的2個(gè)反相器對(duì)所述充電電壓進(jìn)行放大和整形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的芯片上電復(fù)位方法，其特征在于，所述相連的2個(gè)反相器 中，接收所述充電電壓的反相器為施密特反相器。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成電路，公開(kāi)了一種芯片上電復(fù)位電路及其方法。本發(fā)明中，由預(yù)充電模塊、電荷充放電模塊、波形整形模塊和強(qiáng)迫響應(yīng)模塊構(gòu)成芯片上電復(fù)位電路。預(yù)充電模塊用來(lái)控制電荷充放電模塊的充電電流的大小，電荷充放電電路將充電電流轉(zhuǎn)換為充電電壓后輸出，通過(guò)波形整形模塊進(jìn)行放大和整形產(chǎn)生POR信號(hào)，強(qiáng)迫響應(yīng)模塊對(duì)POR信號(hào)進(jìn)行全程監(jiān)控，產(chǎn)生的輸出信號(hào)對(duì)預(yù)充電模塊進(jìn)行鎖定控制。由于該芯片上電復(fù)位電路在電源電壓上升很緩慢的情況下，依然能夠產(chǎn)生一上電復(fù)位信號(hào)，當(dāng)電源電壓穩(wěn)定之后，其自身功耗為零。
文檔編號(hào)H03K17/28GK102111136SQ20111003064
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者佘龍, 王永壽, 胡建國(guó), 蕭經(jīng)華, 郎君 申請(qǐng)人:鉅泉光電科技(上海)股份有限公司