[发明专利]一种超低功耗的上电复位电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种超低功耗的上电复位电路，尤其是一种适用于对功耗和起拉电压较敏感系统的上电复位电路。

背景技术

随着半导体工艺的迅速发展和芯片集成度的不断提高，低功耗技术已经成为当前IC设计研究的热点。单个芯片上集成的功能模块越多，对芯片的功耗要求就越高。相反，降低功耗在节省能源、减小设备成本等方面都有着巨大的商业前景。以业界比较熟悉的无线通讯系统(例如：射频识别系统和非接触智能卡系统)为例，低功耗早已成为其设计成败的关键考虑因素。

上电复位电路，即Power-On-Reset，简称POR，是芯片设计中不可或缺的重要组成部分。它的主要功能是在芯片正常工作前，给数字电路部分提供一个复位信号，以初始化数字逻辑内部的状态值，避免出现时序紊乱等。

传统的上电复位电路一般由延时部分和脉冲产生部分组成，采用RC充电电路组成延时部分，通常需要比较大的电阻和电容，这对IC的面积控制不利。

常见的“单边上电复位”电路如图1所示，基于电容两端的电压不能突变的原理，节点A随着电源电压VDD的上升一直给电容C1充电。当节点A的电压小于后级反相器I1的翻转阈值时，输出信号POR为低电平，对芯片进行复位；当节点A的电压大于后级反相器I1的翻转阈值时，输出信号POR为高电平，复位结束。“单边上电复位”电路的抗干扰能力差，在VDD波动时也会产生复位脉冲。

“双边上电复位”电路如图2所示，它的复位脉冲宽度由MOS器件和电容决定。与“单边上电复位”电路相比，“双边上电复位”电路的稳定性稍好一些，对VDD的波动也有一定的抗干扰能力。改进的“双边上电复位”电路如图3所示，与图2相比，它的复位脉冲宽度大大增加，因此在要求一定复位宽度的前提下，可以相对减小电路的面积，降低成本。

图1～图3所示的上电复位电路有一个共同的缺点，即“没有稳定的起拉电压”。如果电源电压VDD的上升时间大于RC的充电时间，复位脉冲的高度有可能达不到数字逻辑部分初始化的要求。图4所示的电路给出了一种有效的解决方案，电路中两个级联的PMOS二极管具有电源电压检测的功能，只有当电源电压VDD大于两个PMOS管的阈值电压之和时，节点A才会给电容C1进行充电。但是图4也有明显的缺点：首先在芯片稳定工作阶段，两个PMOS二极管始终处于导通状态，这样就存在一个较大的直流通路，不符合低功耗设计的要求；其次，因为PMOS器件的阈值电压受PVT的影响较大，所以图4虽然具备了“起拉电压”的功能，但是它的变化范围较大，严重制约芯片的性能。

发明内容

针对现有技术方案存在的缺陷，本发明提供了一种超低静态功耗、高可靠性、稳定起拉电压的上电复位电路。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现的：

本发明包括节点初始化及延迟电路、电源电压检测电路和脉冲产生电路。所述节点初始化及延迟电路的第一输入端接电源电压，第一输出端接电源电压检测电路的第一输出端和脉冲产生电路的第二输入端，它主要是对上电复位电路中的节点进行初始化设置，并产生一定的延时。所述电源电压检测电路的第一输入端接电源电压，第一输出端接节点初始化及延迟电路的第一输出端和脉冲产生电路的第二输入端，它通过实时检测，判断电源电压是否大于起拉电压；所述脉冲产生电路的第一输入端接电源电压，第二输入端接节点初始化及延迟电路的第一输出端和电源电压检测电路的第一输出端，脉冲产生电路的第一输出端即上电复位电路输出的复位指示信号。

上述电源电压检测电路包括第零PMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第零电阻。第零PMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管的栅极均接地；第零PMOS管、第二PMOS管的源极均接电源电压；第零PMOS管的漏极接第一PMOS管的源极；第二PMOS管的漏极接第三PMOS管的源极；第四NMOS管的栅极和漏极相连，同时连接第一PMOS管的漏极和第五NMOS管的栅极，其源极接地；第五NMOS管的漏极接第三PMOS管的漏极，同时作为电源电压检测电路的第一输出端，其源极接第零电阻的一个输入端，第零电阻的另一个输入端接地。