专利名称：电压检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压检测电路，尤其涉及有着适合于内置在单片机、ROM、 RAM、 DSP的与低功耗高精度有关的电压检测电路。
背景技术：
众所周知，电压检测电路检测供给电压，当该电压变化到某一设定值时， 电压检测电路输出控制信号。当我们设定这一标准电压值时，希望电路工作在 任何环境下，都能在此标准电压值时产生输出控制信号。在现有技术的电压检 测电路中，使用Bandgap等结构很容易满足这一条件，但是功耗往往大于5uA, 在低功耗设计中也很难满足小于0.5uA，并且必须用到很高阻值的电阻，势必增 加了芯片面积。
请参见图1所示，这是现有技术一种电压检测电路的电原理图。该电压检 测电路由基准电压电路、电阻分压电路、比较器组成。VDD经过电阻R1与电 阻R2分压得电压VIN，与比较器的正极相接，比较器的负极与基准电压VREF 相接。
上述电压检测电路的工作原理是当VIN低于VREF时，比较器输出VOUT 为低电平，当VIN高于VREF时，比较器输出VOUT为高电平。VDD的变化 通过电阻Rl与电阻R2分压造成VIN电压值线性变化，而基准电压VREF不随 VDD变化，根据VOUT的电平变化实现电压检测功能。
上述现有技术电压检测电路虽然能在供给电压变化(下降或者上升)到某 一设定值时产生输出控制信号，但是在实际应用中存在的缺陷是
1. 为保证低功耗，电阻分压电路采用很高电阻阻值，芯片面积会很大；
2. 为保证基准电压值不随温度变化，采用传统的Bandgap结构，这种结构 功耗一般大于5uA，无法实现低功耗。
发明内容
本发明提出一种电压检测电路，以解决上述问题。
为了达到上述目的，本发明提出一种电压检测电路包括施密特整形电路和 电压调整电路。施密特整形电路包括输入端和输出端，上述输出端输出检测电 压。电压调整电路耦接电源电压和上述施密特整形电路，以根据上述电源电压 的值输出一输入电压至上述施密特整形电路。其中当上述电源电压大于预定值 时，上述输入电压由高变低，上述检测电压为低电平，当上述电源电压小于另 一预定值时，上述输入电压由低变高，上述检测电压为高电平。
可选的，其中电压调整电路包括第一增强型MOS管El、第二增强型MOS 管E2、第一耗尽型M0S管D1、第二耗尽型MOS管D2、第一电容C1和第二 电容C2。第一电容Cl连接第一增强型MOS管的源端和接地。第二电容C2连 接电源电压和第二耗尽型MOS管的源端。第一增强型MOS管的源端连接第一 耗尽型MOS管的漏端、第二增强型MOS管的栅端，第一增强型MOS管的漏 端、栅端均连接上述电源电压。第二增强型MOS管的漏端连接第二耗尽型MOS 管的栅端、源端和上述施密特整形电路的上述输入端，第二增强型MOS管的的 源端接地。第一耗尽型MOS管的栅端、源端均接地。第二耗尽型MOS管的漏 端接电源电压。
可选的，其中第一增强型MOS管和第二增强型MOS管为增强型NMOS管 或者增强型PMOS管。
可选的，其中第一耗尽型MOS管和第二耗尽型MOS管为耗尽型NMOS管 或者耗尽型PMOS管。
本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优 点和积^L效果
1. 本发明电压检测值仅与增强型MOS管和耗尽型MOS管的阔值有关，工 艺一旦确定，电压检测值也确定，精度很高；
2. 本发明由于采用增强型MOS管和耗尽型MOS管，其阈值电压绝对值具 有相反的温度特性，可得到低温漂的电压检测值；
3. 本发明由于采用耗尽型MOS管，功耗仅由耗尽型MOS管决定，容易实 现电路低功耗；4、本发明由于未用到高阻值电阻，面积很小，有利于集成电路生产。
图1所示为先前技术中的电压检测电路的电原理图。
图2为是本发明低功耗高精度的电压检测电路的电原理图。
具体实施例方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 请参见图2所示，这是本发明低功耗高精度的电压检测电路的电原理图。 本发明的电压检测电路主要包括施密特整形电路和电压调整电路。电压检测电 路具体包括增强型NMOS管El、 E2 (以下用El、 E2简称)，耗尽型NMOS 管D1、 D2 (以下用Dl、 D2简称)，电容C1、 C2 (以下用Cl、 C2筒称)以及 施密特整形电路。El的源端在VA处接D1的漏端，同时接E2的栅端，El的漏 端、栅端均接VDD, Dl的栅端、源端均接GND， E2的漏端在VB处接D2的 栅端、源端，同时接施密特整形电路的输入端，D2的漏端接VDD， E2的源端 接GND,电容C1两端分别接GND与VA两点，电容C2两端分别接VDD与 VB两点。由图2中可以看出，VB为施密特整形电路的输入电压，VOUT为施 密特整形电路输出的检测电压。 本发明的工作原理是
对于D1， El支路，Dl管电流Idl等于E1管电流Iel，即<formula>formula see original document page 5</formula>
其中]Un为载流子迁移率，Cox为栅氧电容,Vgsdl为D1管栅源电压，(W/L)cn
为D1管宽长比，Vthdl为Dl管阔值电压，其值为负电压值。
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中Mn为载流子迁移率，Cox为栅氧电容，Vgsel为El管栅源电压，(W/L)el为E1管宽长比，Vthel为El管阈值电压，其值为正电压值。 将式2、式3代入式1得到
S恤/化 式4 VA=VDD-Vgsel 式5
对于E2管，VDD大于某一预设值时，有
VA=Vgse2=Vthe2 式6
其中Vgse2为E2管栅源电压，Vthe2为E2管阈值电压，其值为正电压值，
E2管导通，进入饱和区，又由于
Vdse2=Vgse2-Vthe2 = 0 式7
其中Vdse2为E2管漏源电压，E2管输出VB由高变低，经过施密特电路整
形后，VOUT输出低电平。
由式4、式5、式6、式7得
<formula>formula see original document page 6</formula>
式8
Vthel、 Vthe2是正温度系数，IVthdll是负温度系数，选择合适的Dl管与El 管宽长比值，使得VOUT翻转时VDD电压值不随温度变化，达到精确的电压 检测。
当VDD小于另一预定值时，如上述原理一致，输入电压VB由低变高，VOUT 输出高电平，达到电压检测的目的。
Dl， El, D2, E2支路的电流主要由Dl， D2决定，Dl， D2电流由其阈值 电压决定，根据式2，选定合适的W/L，可以得到很小的Dl, D2电流，整个电 路的静态功耗可以很好的控制在0.5uA之内，实现低功耗。
在VDD从OV上升时刻，由于电容C1存在，电容C1两端电压不能突变， VA电压仍保持OV， E2关闭；由于电容C2存在，电容C2两端电压不能突变， VB电压保持VDD，因此能保证上电初始VOUT状态为高电平。
上述实施例仅说明本发明之用，而非对本发明的限制，相关技术领域的技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变化，比如将增强型NMOS管换成增强型PMOS管，耗尽型NMOS管换成耗尽型 PMOS管等，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴。
综上所述，本发明低功耗高精度的电压检测电路，电压检测值仅与增强型 MOS管和耗尽型MOS管的阈值有关，工艺确定，电压检测值也确定，可得到 很高精度；由于采用增强型MOS管和耗尽型MOS管，其阈值绝对值具有相反 温度特性，可得到低温漂的电压检测值；由于采用耗尽型MOS管，功耗仅由耗 尽型MOS管决定，容易实现电路低功耗；由于未用到高阻值电阻，面积很小， 有利于集成电路大生产。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各 种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种电压检测电路，其特征是，包括施密特整形电路，其包括输入端和输出端，上述输出端输出检测电压；电压调整电路，耦接电源电压和上述施密特整形电路，以根据上述电源电压的值输出一输入电压至上述施密特整形电路，其中，当上述电源电压大于预定值时，上述输入电压由高变低，上述检测电压为低电平，当上述电源电压小于另一预定值时，上述输入电压由低变高，上述检测电压为高电平。
2. 根据权利要求1所述的电压检测电路，其特征是，其中电压调整电路包括第一增强型M0S管E1; 第二增强型MOS管E2; 第一耗尽型MOS管Dl; 第二耗尽型MOS管D2;第一电容C1，连接第一增强型MOS管的源端和接地；以及 第二电容C2，连接电源电压和第二耗尽型MOS管的源端； 其中第一增强型MOS管的源端连接第一耗尽型MOS管的漏端、第二增强 型MOS管的栅端，第一增强型MOS管的漏端、栅端均连接上述电源电压，第 二增强型MOS管的漏端连接第二耗尽型MOS管的栅端、源端和上述施密特整 形电路的上述输入端，第二增强型MOS管的的源端接地，第一耗尽型MOS管 的栅端、源端均接地，第二耗尽型MOS管的漏端接电源电压。
3. 根据权利要求2所述的电压检测电路，其特征是，其中第一增强型MOS 管和第二增强型MOS管为增强型NMOS管或者增强型PMOS管。
4. 根据权利要求2所述的电压检测电路，其特征是，其中第一耗尽型MOS 管和第二耗尽型MOS管为耗尽型NMOS管或者耗尽型PMOS管。
全文摘要
本发明提出一种电压检测电路，包括施密特整形电路和电压调整电路。施密特整形电路包括输入端和输出端，上述输出端输出检测电压。电压调整电路耦接电源电压和上述施密特整形电路，以根据上述电源电压的值输出一输入电压至上述施密特整形电路。其中当上述电源电压大于预定值时，上述输入电压由高变低，上述检测电压为低电平，当上述电源电压小于另一预定值时，上述输入电压由低变高，上述检测电压为高电平。本发明中的电压检测电路具有高精度、低功耗和面积小的优点。
文档编号G01R19/165GK101408564SQ20081020289
公开日2009年4月15日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者宇 庄, 鹏 罗 申请人:上海贝岭矽创微电子有限公司