上电复位电路以及集成电路系统的制作方法

本发明涉及集成电路领域，具体地，涉及上电复位电路以及集成电路系统。

背景技术：

复位电路一般是由电容串联电阻构成，结合“电容电压不能突变”的性质可以知道，当系统上电，复位引脚会出现高电平，这个高电平持续的时间由电路的电容和电阻的参数来决定。典型的单片机上电复位电路，当复位引脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当选取电阻和电容的参数值就可以产生可靠的复位信号。

在实际的复位信号产生系统中，特别是利用集成电路工艺设计复位信号产生电路时，考虑到工艺偏差、经济性和设计难度，通常只能产生较窄的复位脉冲信号波形，另外，受生产工艺、电源、电压和温度的影响，复位信号的宽度不够精确，在应用中很难达到设计所需精度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供上电复位电路，该上电复位电路可以产生较宽的复位脉冲信号波形，满足系统对宽复位信号的需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种上电复位电路，该上电复位电路包括依次连接的以下部件：环形振荡器模块、延迟模块、与逻辑电路模块、充电模块以及比较器模块；其中，所述环形振荡器模块用于产生时钟脉冲信号；所述延迟模块用于将所述时钟脉冲信号延时预设时间后输出延时后脉冲信号；所述与逻辑电路模块用于基于所述时钟脉冲信号及所述延时后脉冲信号生成开关控制信号，其中所述开关控制信号对应的占空比小于预设定的占空比阈值；所述充电模块用于基于所述开关控制信号生成端电压；以及所述比较器模块用于在所述端电压大于预设定的电压基准时，输出上电复位信号和控制信号，其中所述控制信号能够使得所述环形振荡器模块停止产生时钟脉冲信号。

优选地，所述环形振荡器模块包括：稳压管以及预设数量个相串联的非门电路；其中，所述稳压管的栅极连接于所述比较器模块的输出端以接收所述控制信号，在所述控制信号为低电平时，所述稳压管关闭且所述环形振荡器模块停止工作，在所述控制信号为高电平时，所述稳压管导通且所述环形振荡器模块于产生时钟脉冲信号。

优选地，所述延迟单元包括第一非门电路。

优选地，所述充电模块包括：充电元件、电源以及充电开关，所述充电开关电性连接于所述与逻辑电路模块，以基于所述开关控制信号确定自身状态，其中所述自身状态包括：断开或闭合；所述电源通过所述充电开关连接于所述充电元件，以根据所述自身状态执行是否给所述充电元件充电。

优选地，所述充电元件被配置为电容；和/或所述充电开关被配置为开关稳压管。

优选地，所述比较器模块与所述环形振荡器模块之间还设置用于延时的第二非门电路。

优选地，所述第二非门电路包括两个相串联的非门。

另外，本发明还提供一种集成电路系统，所述集成电路系统包括权利要求上述的上电复位电路。

根据上述技术方案，本发明的上电复位电路可以实现通过环形振荡器、延迟模块、与逻辑电路模块产生窄脉冲信号，进而控制充电模块的充电，减缓比较器模块的端电压的变化时间，最终产生毫秒级以上的复位信号脉冲，满足系统对宽复位信号的需求。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的一种上电复位电路的结构框图；

图2是说明本发明的一种上电复位电路的电路图；

图3是说明本发明的一种上电复位电路的信号仿真输出波形图

图4是现有技术中的一种上电复位电路电路图；以及

图5是现有技术中的另一种上电复位电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在详细介绍本发明之前，先简单介绍相关技术中的上电复位电路的电路图。在图4中，未上电时，电容c501的端电压为0v，系统上电时，二极管d50n的阳极节点的电压先达到稳定值vd，电容c501的端电压需要经过一定时间的延迟超过vd，上电复位输出高电平。

在图2中，未上电时，电容c1的端电压为0v，场效应管n1处于关闭状态。系统上电时，场效应管n1的漏极随着电源电压上升为高电平，同时，电源vdd通过场效应管p1和电阻r1对电容c1充电，经过一定的延时，电容c1的电压使得场效应管n1导通，场效应管n1的漏极变为低电平，最终的输出端out由低电平变为高电平。

在实际的复位信号产生系统中，特别是利用集成电路工艺设计复位信号产生电路时，考虑到工艺偏差、经济性和设计难度，通常只能产生较窄的复位脉冲信号波形。另外，受生产工艺、电源、电压和温度的影响，复位信号的宽度不够精确，在应用中很难达到设计所需精度。因此，设计脉冲宽度较宽的复位信号，就成为集成电路设计的难点。

图1是说明本发明的一种上电复位电路的结构框图。如图1所示，所述上电复位电路包括：依次连接的以下部件：环形振荡器模块、延迟模块、与逻辑电路模块、充电模块以及比较器模块；其中，所述环形振荡器模块用于产生时钟脉冲信号；所述延迟模块用于将所述时钟脉冲信号延时预设时间后输出延时后脉冲信号；所述与逻辑电路模块用于基于所述时钟脉冲信号及所述延时后脉冲信号生成开关控制信号，其中所述开关控制信号对应的占空比小于预设定的占空比阈值；所述充电模块用于基于所述开关控制信号生成端电压；以及所述比较器模块用于在所述端电压大于预设定的电压基准时，输出上电复位信号和控制信号，其中所述控制信号能够使得所述环形振荡器模块停止产生时钟脉冲信号。

其中，所述环形振荡器模块包括：稳压管以及预设数量个相串联的非门电路；其中，所述稳压管的栅极连接于所述比较器模块的输出端以接收所述控制信号，在所述控制信号为低电平时，所述稳压管关闭且所述环形振荡器模块停止工作，在所述控制信号为高电平时，所述稳压管导通且所述环形振荡器模块于产生时钟脉冲信号。

具体地，图2是说明本发明的一种上电复位电路的电路图，如图2所示，所述环形振荡器模块包括：奇数个非门电路，即：u1～u7，环形振荡器中，串接了一个控制开关管m4，用来控制环形振荡器的工作状态。

优选地，所述延迟单元包括第一非门电路。其中，所述第一非门电路如图2中的u8。

优选地，所述充电模块可以包括：充电元件、电源以及充电开关，所述充电开关电性连接于所述与逻辑电路模块，以基于所述开关控制信号确定自身状态，其中所述自身状态包括：断开或闭合；所述电源通过所述充电开关连接于所述充电元件，以根据所述自身状态执行是否给所述充电元件充电。

其中，所述电源被配置为电流源电路，主要由晶体管m1、m2和电阻r1组成，所述充电元件被配置为电容c1；和/或所述充电开关被配置为开关稳压管即晶体管m3。

优选地，所述比较器模块与所述环形振荡器模块之间还设置用于延时的第二非门电路。

其中，所述第二非门电路包括两个相串联的非门即u10和u11。

下面结合附图2，具体介绍本发明的工作原理：

在上电复位电路的电源未上电时，整个电路是不工作的，此时，电容上的端电压为0v，与基准电压的比较结果也为0v。在上电复位电路的电源上电的初始阶段，电容c1的端电压为0v，复位电路的输出信号por为高电平。高电平的输出信号por经过非门u10、u11缓冲后，控制晶体管m4导通，此时，环形振荡器电路开始工作，产生时钟脉冲信号osc。时钟脉冲信号osc，以及经过非门u8反向的posc信号共同送入与非门u9，产生占空比小于10％的窄脉冲信号net1，控制晶体管m3短时间导通和关闭。当晶体管m3导通时，电流源电路的基准电流通过晶体管m3对电容c1充电。经过一段时间的工作，电容c1的端电压逐渐上升，超过电压基准的电压值vref，比较器翻转，输出高电平por信号。以上描述的过程中，复位电路的输出por信号始终为高电平，对外部的电路进行复位操作。当输出信号por变为低电平时，经过两级非门逻辑u10和u11，信号net2从高电平翻转为高电平，控制晶体管m4关闭，切断环形振荡器的环路，关闭环形振荡器，进入低功耗工作模式。

图3为上电复位电路的信号仿真输出波形图。osc是环形振荡器工作信号波形。porb是输出por的非逻辑信号。在系统上电之后，复位电路中的环形振荡器工作，进入电容的充电过程。当电容的电压达到基准电压vref时，产生控制信号关闭环形振荡器，此时无振荡信号产生。

通过本本发明的上述实施例，通过环形振荡器来调整对电容的充电过程，实现电容缓慢充电的效果，最终产生毫秒级以上的宽复位信号。复位信号结束时，能够反馈一个控制信号，关闭环形振荡器，达到低功耗工作的目的。本发明利用较小的代价，实现宽复位信号的产生。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。