[发明专利]“电源上升”脉冲发生器电路

说明书

本发明涉及一种每当一个集成电路受到电源激励一次时便产生一个脉冲输出信号的电路。

在许多情况中，集成电路器件包含逻辑的或其它电路，当外部电源使该器件电源上升时，这些电路必须加以预置或抑制。一种“电源上升”电路用于产生一内部信号以预置或抑制逻辑或其它电路，并也可用于其它用途、如触发芯片上的自测功能。不管激励是快还是慢，这种电源上升电路必须可靠地检测加到芯片上的电压。

外部电源加到简单的RC微分电路上，可用来完成电源上升时产生信号的功能。然而在许多应用中，V_dd上升时间其数量级可为毫秒级甚或秒级，从而使微分电路不能产生具有足够幅度的脉冲信号。

RC微分电路的电阻可以用由图1所示的V_dd触发电路进行通断操作的N沟道场效应晶体管来代替。触发N沟道场效应晶体管的触发电路设计得当电源电压V_dd低于某预置的触发阈值V_tr时，该触发电路的输出是低电平，而当V_dd上升超过该阈值时，其输出变成高电平，以致在电源上升电路的输出端提供如图2中所示的脉冲V_out。设计这样的触发电路会产生一些特殊问题，尤其是当该线路设计用于程序的流程正在研制中的动态随机存取存储器（DRAM）时更是如此。这些问题是由于在研制期间修改程序步骤时电路元件参数将会变化而引起的。特别是，当电路参数随程序变化而变化时，则触发电路的阈值电压V_tr通常也发生变化。因此，一种线性触发电路必须设计用于低触发阈值电压V_tr，这是因为线性电路特性易于随程序变化而变化较宽，故要求有较宽的安全容限以确保在电源电压V_dd的正常工作电平上、电路输出为高电平。典型的线性触发电路要始终对其供电，需要特殊的技术以避免不允许的大的维持电流，尤其是当线性电路的上拉（Pull-up）、下拉（Pull-down）的两个通道需同时接通时。

当电源电压V_dd低于电路中的晶体管的阈值电压V_t时，要设计在电源上升瞬态的起始部分期间完成它的预定功能的触发电路是极困难的。通常来说，当晶体管不处于接通状态时，所加的亚阈值电压V_dd通常使极微小的亚阈值电流从漏极流入源极。这些亚阈值电流如果不预先防止的话，则会使电路工作不可靠。然而，这里所述的电路表明这些亚阈值电流可成为长处而得到应用。特别是亚阈值电流可通过沟道长度来对其控制，这是由于亚阈值电流在短沟道器件中比在长沟道器件中具有较大值。

当场效应电容器的栅-源极电压比阈值电压V_t小时，则栅极电容大部分出现在栅极和基片之间。当该电容器充电到一个更大电压时，则电容的大部分出现在栅极和源极/漏极之间，而栅极-基片的电容是微不足道的。因此，如果电源电压V_dd低于阈值电压V_t，则较小的栅极-基片的电容一般为多。

由于上面现象，故在电源电压V_dd低于阈值电压V_t时电源上升转换瞬态的起始部分期间，不能应用普通的设计技术。然而，电源上升检测器的作用在电源上升瞬态的起始部分是重要的。当电源上升触发电路作为一个单边锁存器用时，这种性能尤为重要。就是说，只有当电源电压V_dd为高电平时，则输出端电压可升高，然后下降为地电平。直到电源电压V_dd降为零且再次升高后，输出电压才能升高。那唯一的条件是当电源电压V_dd为低电平时所有电容器都放电。

在已有技术的电路的某些元件中的亚阈值导通会使输出端的电压、在电源电压V_dd比阈值电压V_t低时变为低电平。如果发生这种情况，此电路不可能复原。某些已有技术的电路采用反馈以便一旦输出端变为低电平时保持其低电平。在这些电路中，如果某些元件两端的电压过早地变成高电平，甚至于在电源电压V_dd达到阈值电压V_t之前就可接通反馈电路。这样使得电源上升触发电路具有绝对可靠性是极其重要的，即使在普通技术不适用的范围内也是如此。