一种上电复位电路的制作方法

本实用新型属于电路系统领域，特别涉及一种延迟时间可调的低电平上电复位电路。

背景技术：

随着超大规模集成电路技术的发展，电路系统要求上电复位电路拥有更多的功能和更佳的性能。电路系统上电复位(Pow-on Reset，POR)电路可以对数字电路进行复位，保证电路在电源上电时能可靠启动。上电复位信号在电源电压上升过程中一直保持低电平，此时，电路系统处于复位状态，直到电源电压稳定达到期望的工作电压后转变为高电平，复位状态结束，电路系统进入正常工作状态。

一般来说，电路系统上电之后，在电源电压达到标称电压之后，还需要一个安全的复位时间，以确保电路系统的内部电路的工作状态都处于稳定和可控状态。通常安全复位时间是指复位信号的低电平状态持续三个或者更多的指令周期，以便于复位程序开始初始化芯片内部的初始状态。

如图1所示，现有技术的电复位电路是利用电容上的电压不能突变的特性，通过电阻电容充电方式来产生低电平复位信号RET。其工作原理是：通电时，电容两端相当于是短路，于是复位引脚上为低电平，然后电源通过电阻对电容充电，复位引脚电压慢慢上升，上升到一定程度，电容充电电流为零，引脚电压即为高电平，复位阶段结束，电路系统开始正常工作。

传统的复位电路实现方式简单，但存在复位时间调整困难的问题，而且，这种结构在二次上电或者电源电压剧烈波动时，电容两端的电压不能有效释放，因而仍有可能出现复位电路功能失效，导致在电源电压降低时，不能产生正确的低电平复位信号。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种上电复位电路，目的是能够产生准确的延迟复位信号，并且延迟复位时间可调。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种上电复位电路，其特征在于：包括欠压检测电路、振荡器电路、计数器、数值比较器、触发器，所述欠压检测电路用于将检测的电源电压与基准电压比较后输出电平信号，其输出结果分别输入振荡器控制电路的输入端、触发器的复位输入端和计数器的复位输入端；所述振荡器电路用于产生时钟脉冲信号，所述计数器用于对时钟脉冲信号进行计数，所述数值比较器的输入端分别输入计数器的输出信号和设定的脉冲延时信号，所述数值比较器的输出端分别连接触发器的时钟输入端和振荡器控制电路的输入端，所述触发器的输出端输出复位信号POR，所述振荡器控制电路根据欠压检测电路和计数器的输出信号控制振荡器的工作。

所述欠压检测电路包括电阻R1、R2、R3，二极管D1和比较器COMP；电阻R1一端连接电源VDD，另一端分别连接比较器COMP的负输入端和电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地；电阻R3的一端与电源VDD连接，另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接地，二极管阳极与比较器COMP的正输入端连接，比较器的输出端分别连接振荡器控制电路输入端、触发器的复位输入端和计数器的复位输入端。

所述振荡器电路包括电流基准电路、电容充放电电路、施密特电路、与非门，所述电流基准电路包括电阻R4和晶体管M1、M2，所述电容充放电电路包括电容C1和晶体管M3、M4、M5，晶体管M1的漏极连接电源VDD，晶体管M1的源极连接晶体管M2的漏极，晶体管M2的源极通过电阻R4接地，晶体管M2的栅极与其源极连接，所述晶体管M1的栅极分别连接晶体管M1的源极和晶体管M3的栅极，晶体管M3的漏极连接电源VDD，晶体管M3的源极连接晶体管M4的漏极，晶体管M4的源极分别连接晶体管M5的源极和施密特电路的输入端，晶体管M5的漏极接地，电容C1并联在晶体管M5源极和漏极两端，施密特电路的输出端连接与非门的输入端，与非门的另一输入端连接振荡器控制电路的输出端，与非门的输出端分别连接计数器的输入端和晶体管M4的栅极，晶体管M4的栅极连接晶体管M5的栅极。

所述振荡器控制电路由或非门组成，所述或非门的两个输入端分别连接数值比较器的输出端和比较器COMP的输出端，所述或非门的输出端连接与非门的输入端。

本实用新型由振荡器电路产生脉冲信号，计数器对时钟振荡器电路的脉冲信号进行计数，与外部输入的预设复位延迟时间进行比较。当计数脉冲数目未达到预先设定值时，产生低电平复位信号，完成电路系统的复位控制。当计数脉冲达到预先设定值时，输出高电平信号，关闭时钟振荡器，电路系统进入正常工作状态，同时，关闭内部时钟振荡器。当电源电压降低时，通过欠压检测电路，也可以产生低电平复位信号；同时，关闭内部时钟振荡器，将计数器的数值初始化为零，以便再次上电或者电源电压重新恢复时，产生正确的脉冲计数功能。

本实用新型的通过对振荡器电路的输出脉冲进行计数，可以得到较准确的复位延迟时间，并且该延迟时间可调。通过对电源电压的检测，可以产生准确的欠压复位信号，让上电复位电路的性能更加可靠；在电源电压降低、电源电压剧烈波动时，能够准确的产生低电平复位信号。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是现有技术中上电复位电路原理图；

图2是本实用新型上电复位电路原理图；

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

一种上电复位电路，包括欠压检测电路、振荡器电路、计数器、数值比较器、触发器，欠压检测电路用于将检测的电源电压与基准电压比较后输出电平信号，其输出结果分别输入振荡器控制电路的输入端、触发器的复位输入端和计数器的复位输入端；振荡器电路用于产生时钟脉冲信号，计数器用于对时钟脉冲信号进行计数，数值比较器的输入端分别输入计数器的输出信号和设定的脉冲延迟信号，数值比较器输出端分别连接触发器的时钟输入端和振荡器控制电路的输入端，触发器的输出端输出复位信号POR，振荡器控制电路根据欠压检测电路和数值比较器的输出信号控制振荡器的工作。在上电过程中当欠压检测检测到电源电压大于基准电压时，欠压基准电路输出低电平，通过振荡器控制电路和振荡器电路，使得振荡器工作，计数器对时钟脉冲进行计数，数值比较器比较设定的延时脉冲和脉冲计数的脉冲数，在未达到设定的延迟时间设定数值时，数值比较器输出低电平，该低电平和欠压检测电路输出的低电平共同输入到振荡器控制电路的输入端，使得振荡器持续工作，在计数器的数值达到设定的延时时间时，数值比较器输出高电平，然后振荡器控制电路和振荡器电路共同作用，停止振荡器脉冲，关闭振荡器，同时数值比较器的高电平输入到触发器的时钟输入端，使得触发器的复位信号POR为高电平，电路系统或芯片复位结束，正常工作。

下面将结合附图对本实用新型的具体电路做说明。

电源为系统或者芯片提供电能，在电源上电时需要对系统进行复位，电源两端分别为VDD和GND，如图2所示，欠压检测电路由包括电阻R1、R2、R3，二极管D1和比较器COMP，振荡器控制电路由或非门组成，电阻R1和电阻R2先串联后并联在芯片电源两端。电阻R1和电阻R2形成分压电路，在电阻R1与电阻R2之间引出电源分压信号VN11，信号VN11输入到比较器COMP的负输入端。电阻R3和二极管D1形成简单的电压基准电路，电阻R3的一端与电源VDD连接，另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接地，二极管阳极与比较器COMP的正输入端连接。二极管D1阳极引出的信号为VN10的电压基准信号，该信号输入到比较器COMP的正输入端，比较器对电源分压信号VN11和基准电信号VN10进行比较输出比较后的电平信号，即当VN11的电压大于VN10时，比较器COMP输出高电平VN12，当VN11电压小于VN10时，比较器输出信号VN12为低电平。比较器COMP的输出端分别连接或非门NOR2的输入端、触发器DFFR的复位输入端和计数器Counter的复位输入端。或非门NOR2的另一输入端连接数值比较器的输出端。

或非门NOR2与振荡器电路共同组成振荡器的工作及控制电路。或非门NOR2为控制振荡器电路的主要部件。振荡器电路包括电流基准电路、电容充放电电路、施密特电路Schmidt、与非门NAND，电流基准电路包括电阻R4和晶体管M1、M2，电容充放电电路包括电容C1和晶体管M3、M4、M5，晶体管M1的漏极连接电源VDD，晶体管M1的源极连接晶体管M2的漏极，晶体管M2的源极通过电阻R4接地，晶体管M2的栅极与其源极连接，晶体管M1的栅极分别连接晶体管M1的源极和晶体管M3的栅极，晶体管M3的漏极连接电源VDD，晶体管M3的源极连接晶体管M4的漏极，晶体管M4的源极分别连接晶体管M5的源极和施密特电路Schmidt的输入端，晶体管M5的漏极接地，电容C1并联在晶体管M5源极和漏极两端，施密特电路Schmidt的输出端连接与非门NAND的输入端，与非门NAND的另一输入端连接或非门NOR2的输出端，与非门NAND的输出端分别连接计数器Counter的输入端和晶体管M4的栅极，晶体管M4的栅极连接晶体管M5的栅极。计数器Counter的输出端连接数值比较器DCOMP的一个输入端，数值比较器DCOMP的另一个输入端输入延迟时间设定数值SET[5:0]，数值比较器DCOMP对数值进行比较输出电平信号，其输出端分别连接触发器DFFR的时钟输入端C脚和或非门的一个输入端，触发器DFFR的输出端输出复位信号POR至系统或芯片，以完成复位动作。

上电复位过程中，电源电压缓慢上升，在上电初期，电源电压较低，通过电阻R1与R2分压得到的电压信号VN11低于电阻R3与二极管D1形成的基准电压VN10，通过比较器比较后，在VN11电压小于VN10时，比较器输出信号VN12为高电平，信号VN12为高电平分别输入到或非门NOR2的输入端、计数器Counter的复位端RESET、触发器DFFR的复位端R，信号VN12高电平使得计数器Counter进行清零复位，触发器DFFR也复位，使得触发器DFFR输出的复位信号POR为低电平，系统或芯片低电平复位；同时或非门NOR2由于输入中有高电平VN12，其输出端输出信号VN7为低电平信号，VN7输入到与非门NAND的输入端，由于VN7是低电平，则由于与非门的特性，其输出端输出信号VN5为高电平信号，VN5输入到晶体管M4和M5的栅极，使得晶体管M4关闭，M5导通，电容C1进入放电状态，此时振荡器电路处于复位状态，复位后的施密特电路Schmidt的输入端为信号VN4为低电平，施密特电路的输出端信号VN6为高电平，VN6输入到与非门的输入端，由于与非门NAND的一个输入信号VN7为低电平，其输出VN5会一直为高电平，整个振荡器电路处于复位状态，直到VN12的电平由高变为低。

在电源电压上升达到系统工作的期望电压时，通过电阻R1与R2分压得到的电压信号VN11大于电阻R3与二极管D1形成的基准电压VN10，即VN11电压大于VN10电压，此时比较器COMP输出信号VN12由高电平变为低电平，由于数值比较器DCOMP输出端输出信号VN8在计数器的信号VN9没有达到设定的延迟时间时，VN8输入为低电平，或非门NOR2两个输入均为低电平时，其输出VN7为高电平，VN7由上电初期的低电平变为高电平。VN7输入到与非门NAND的输入端，由于上电初期VN6一直处于高电平，因此输出端信号VN5变为低电平，此时电阻R4和晶体管M1、M2组成的电流基准产生电路产生基准电流，通过晶体管M1和M3组成电流镜电路将基准电流通过晶体管M3、M4对电容C1充电。电容C1的端电压VN4不断上升，输入到施密特电路Schmidt的输入端，当VN4电压大于施密特电路Schmidt的翻转电压时，施密特电路Schmidt的输出信号VN6由高电平变为低电平，此时由于与非门性质，其输出信号VN5变为高电平，信号VN5通过控制晶体管M4和M5的栅极，使得M4关闭，M5导通，电容C1处于放电状态，此后由于VN7一直处于高电平，电容C1交替的实现充放电状态，从而在与非门的输出端输出信号VN5产生数字时钟信号，计数器Counter对VN5的时钟脉冲信号进行计数，输出结果VN9至数值比较器DCOMP，数值比较器将VN9的数值与设置的延时时间进行比较，在小于设定的延时时间时，输出信号VN8为低电平，当大于设定的延迟时间时，输出信号VN8为高电平，VN8输入到触发器DFFR的时钟输入端，由触发器DFFR输出复位信号POR，在VN8为高电平时，POR为高电平，系统复位结束开始启动工作，复位结束。同时VN8为高电平时或非门输出端信号VN7变为低电平，与非门输出端信号VN5为高电平，电容C1处于放电状态，由于VN8一直处于高电平，则VN5就一直处于高电平，此时电容一直放电直至为0，此时关闭电容充放电电路，完成振荡器关闭操作，整个振荡器电路处于复位状态，不产生时钟信号。

当电源电压出现欠压状态时，VN12变为高电平，此时对触发器DFFR进行复位，产生欠压复位信号POR使得系统复位，同时对计数器Counter进行清零复位，便于在重新上电或者电压重新恢复时，计数器Counter正确的从零开始计算振荡器的脉冲信号，保证准确的延迟。本实用新型中的计数器、比较器、数值比较器、触发器均为电学领域公知的电路元件，这里不做举例说明。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。