带电检测时钟电路及系统的制作方法

本实用新型涉及集成电路技术技术领域，尤其是涉及一种带电检测时钟电路及系统。

背景技术：

随着集成电路技术的发展，时钟电路被应用到各集成电路中以产生系统时钟，以使得集成电路能够正常运行。

然而，现有时钟电路没有检测外部电源状态的电路，且，现有时钟电路因结构复杂而浪费了大量芯片面积，进而提高了使用成本，降低了用户的使用体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种带电检测时钟电路及系统，以缓解上述技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种带电检测时钟电路，其中，该带电检测时钟电路包括：偏置电路、转换电路、带电检测电路和时钟电路，带电检测电路和时钟电路与转换电路连接，时钟电路和转换电路与偏置电路进行连接；其中，偏置电路还与外部电源连接，用于为转换电路提供偏置电流，并将偏置电流输入至转换电路中；转换电路用于将偏置电流转换成转化电信号后输入至带电检测电路和时钟电路中；带电检测电路用于根据转化电信号生成检测电信号，以实现对外部电源的带电状态进行检测；时钟电路用于根据偏置电路和转化电信号生成时钟电信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，偏置电路包括电流偏置电路和与电流偏置电路连接的启动电路，电流偏置电路和启动电路均与外部电源连接，启动电路还与带电检测电路连接，电流偏置电路与转换电路连接；启动电路用于根据外部电源的电信号和检测电信号对电流偏置电路进行启动，以使电流偏置电路产生偏置电流输入至转换电路。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，转换电路包括第一转换电路和第二转换电路，其中，第一转换电路和第二转换电路均与带电检测电路连接，第二转换电路还与时钟电路连接；第一转换电路用于将偏置电流转换成第一转换电信号，并将第一转换电信号输入至带电检测电路；第二转换电路用于将偏置电流转换成第二转换电信号，并将第二转换电信号输入至带电检测电路和时钟电路。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，带电检测电路包括第一比较器，以及与第一比较器的输出端连接的反相器，第一比较器的负极输入端与第一转换电路连接，第一比较器的正极输入端与第二转换电路连接；第一比较器用于根据第一转换电信号和第二转换电信号计算得到比较电信号，并将比较电信号输入至反相器；反相器用于对比较电信号进行反相处理，以得到检测电信号。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，第一转换电路包括依次连接的第一mos管和第二mos管，第一mos管的源极与第二mos管的漏极连接，第二mos管的源极接地，第一mos管的栅极和第二mos管的栅极均连接至第一mos管的漏极，第一mos管的漏极还与电流偏置电路以及第一比较器的负极输入端连接；第一mos管和第二mos管用于将偏置电流转换成第一转换电信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，第二转换电路包括依次连接的第三mos管、第四mos管和第五mos管，其中，第三mos管的源极与第四mos管的漏极连接，第四mos管的源极与第五mos管的漏极连接，第五mos管的漏极接地，第三mos管的栅极、第四mos管的栅极和第五mos管的栅极均连接至第三mos管的漏极，第三mos管的漏极还与电流偏置电路以及第一比较器的正极输入端连接；第三mos管、第四mos管和第五mos管用于将偏置电流转换成第二转换电信号；其中，第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管和第五mos管的型号均相同。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，时钟电路包括第一输出电路、第二输出电路和锁存电路，第一输出电路和第二输出电路均与锁存电路连接，第一输出电路和第二输出电路均与电流偏置电路和第二转换电路连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，第一输出电路包括第二比较器、第六mos管和第一接地电容，第六mos管的漏极与第二比较器的负极输入端和电流偏置电路连接，第六mos管的源极与第二比较器的正极输入端和第一接地电容连接，第六mos管的栅极与第二转换电路连接，第二比较器的输出端与锁存电路连接。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，第二输出电路包括第三比较器、第七mos管和第二接地电容，第七mos管的漏极与第三比较器的负极输入端和电流偏置电路连接，第七mos管的源极与第三比较器的正极输入端和第二接地电容连接，第七mos管的栅极与第二转换电路连接，第三比较器的输出端与锁存电路连接；其中，第二比较器和第三比较器型号相同，第六mos管和第七mos管型号形同，第一接地电容和第二接地电容型号相同。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种带电检测时钟系统，其中，该带电检测时钟系统配置有上述的带电检测时钟电路。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种带电检测时钟电路及系统，该带电检测时钟电路包括偏置电路、转换电路、带电检测电路和时钟电路，带电检测电路和时钟电路与转换电路连接，时钟电路和转换电路与偏置电路进行连接；偏置电路还与外部电源连接，用于转换电路提供偏置电流，并将偏置电流输入至转换电路中；转换电路用于将偏置电流转换成转化电信号后输入至带电检测电路和时钟电路中；带电检测电路用于根据转化电信号生成检测电信号，以实现对外部电源的带电状态进行检测；时钟电路用于根据偏置电路和转化电信号生成时钟电信号；该电路能够实现对外部电源状态的检测，以及，简化了时钟电路，从而节省了芯片面积，降低了使用成本，进而提高了用户体验。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种带电检测时钟电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种带电检测时钟电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种偏置电路的电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种转换电路与带电检测电路的电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种时钟电路的电路示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种时序关系示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，现有时钟电路没有检测外部电源状态的电路，且，现有时钟电路因结构复杂而浪费了大量芯片面积，进而提高了使用成本，降低了用户的使用体验。基于此，本实用新型实施例提供的一种带电检测时钟电路及系统，可以缓解上述技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种带电检测时钟电路进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种带电检测时钟电路，如图1所示的一种带电检测时钟电路的结构示意图，如图1所示，该带电检测时钟电路包括：偏置电路100、转换电路101、带电检测电路102和时钟电路103，带电检测电路102和时钟电路103与转换电路101连接，时钟电路103和转换电路101与偏置电路100进行连接。

具体地，偏置电路还与外部电源连接，用于为转换电路提供偏置电流，并将偏置电流输入至转换电路中；转换电路用于将偏置电流转换成转化电信号后输入至带电检测电路和时钟电路中；带电检测电路用于根据转化电信号生成检测电信号，以实现对外部电源的带电状态进行检测；时钟电路用于根据偏置电路和转化电信号生成时钟电信号。

具体实现时，上述带电检测时钟电路中的带电检测电路能够对外部电源的带电状态进行实时检测，从而能够防止因外部电源断电而造成的电路损坏；进一步，现有时钟电路是利用外部参考电压产生的时钟信号，而在本电路中是利用偏置电路和转换电路产生时钟电路中的两个比较电压，使得时钟电路能够产成时钟信号，从而避免了利用外部参考电压产生时钟信号的电路，进而本实施例提供的带电检测时钟电路既节省了芯片面积又降低了总体功耗。

本实用新型实施例提供的一种带电检测时钟电路，该带电检测时钟电路包括偏置电路、转换电路、带电检测电路和时钟电路，带电检测电路和时钟电路与转换电路连接，时钟电路和转换电路与偏置电路进行连接；偏置电路还与外部电源连接，用于转换电路提供偏置电流，并将偏置电流输入至转换电路中；转换电路用于将偏置电流转换成转化电信号后输入至带电检测电路和时钟电路中；带电检测电路用于根据转化电信号生成检测电信号，以实现对外部电源的带电状态进行检测；时钟电路用于根据偏置电路和转化电信号生成时钟电信号；该电路能够在电路进入低功耗、睡眠模式时一直处于工作状态，为芯片唤醒提供超低功耗的时钟和对外部电源进行实时检测，该电路节省了芯片面积，降低了使用成本，进而提高了用户体验。

图2示出了另一种带电检测时钟电路的结构示意图，如图2所示，偏置电路包括电流偏置电路200和与电流偏置电路连接的启动电路201，电流偏置电路和启动电路均与外部电源vc连接，启动电路201还与带电检测电路102连接，电流偏置电路200与转换电路101连接；启动电路用于根据外部电源的电信号和检测电信号对电流偏置电路进行启动，以使电流偏置电路产生偏置电流输入至转换电路。

为了便于理解，图3示出了一种偏置电路的电路示意图，如图3所示，虚线左侧的电路为电流偏置电路，而虚线右侧的电路为启动电路，其中，电流偏置电路包括mos管m1、mos管m2、mos管m3和mos管m4，m3和m4的源极均与外部电源连接，且，m3的栅极与m4的栅极和漏极均连接，m3的漏极与m1的漏极连接，m4的漏极还与m2的漏极连；m1的栅极和漏极均与m2的栅极连接，m2的源极还通过电阻r0接地，m1的源极接地，其中，如图3所示，其中，m4的栅极和漏极之间的电压为vbp1，m1的栅极与漏极之间的电压为vgs1。

具体地，如图3所示，启动电路包括mos管m5、mos管m6、mos管m7、mos管m8和mos管m9，其中，m7和m5的源极均与外部电源连接，m7的漏极与m5的栅极和m8的漏极连接；m5的漏极与m6的漏极和m9的栅极连接；m9的漏极与m4和m2的漏极连接，m9、m6和m8的源极均接地，其中，m7的栅极由上述vbp1驱动，m6的栅极由上述vgs1驱动，而m8的栅极是由带电检测电路生成的检测电信号的反相电信号pon1进行驱动的；当pon1为1，vbp1为1，vgs1为0时，启动电路对电流偏置电路进行启动，以使电流偏置电路产生偏置电流i0；当pon1为0，vbp1为0，vgs1为1时，表明电流偏置电路能够正常工作，这时关闭启动电路，以节省电能。

如图2所示，转换电路包括第一转换电路202和第二转换电路203，其中，第一转换电路和第二转换电路均与带电检测电路102连接，第二转换电路还与时钟电路103连接；第一转换电路用于将偏置电流转换成第一转换电信号，并将第一转换电信号输入至带电检测电路；第二转换电路用于将偏置电流转换成第二转换电信号，并将第二转换电信号输入至带电检测电路和时钟电路。

在实际使用时，如图2所示，带电检测电路包括第一比较器204，以及与第一比较器的输出端连接的反相器205，第一比较器的负极输入端与第一转换电路202连接，第一比较器的正极输入端与第二转换电路203连接；第一比较器用于根据第一转换电信号和第二转换电信号计算得到比较电信号，并将比较电信号输入至反相器；反相器用于对比较电信号进行反相处理，以得到检测电信号。

为了便于理解，图4示出了一种转换电路与带电检测电路的电路示意图，如图4所示，第一转换电路包括依次连接的第一mos管m9和第二mos管m10，第一mos管的源极与第二mos管的漏极连接，第二mos管的源极接地，第一mos管的栅极和第二mos管的栅极均连接至第一mos管的漏极，第一mos管的漏极还与电流偏置电路200以及第一比较器204的负极输入端连接；第一mos管和第二mos管用于将偏置电流转换成第一转换电信号vref1。

进一步，如图4所示，第二转换电路包括依次连接的第三mos管m11、第四mos管m12和第五mos管m13，其中，第三mos管的源极与第四mos管的漏极连接，第四mos管的源极与第五mos管的漏极连接，第五mos管的漏极接地，第三mos管的栅极、第四mos管的栅极和第五mos管的栅极均连接至第三mos管的漏极，第三mos管的漏极还与电流偏置电路200以及第一比较器204的正极输入端连接；第三mos管、第四mos管和第五mos管用于将偏置电流转换成第二转换电信号vref2；其中，第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管和第五mos管的型号均相同。

在具体使用时，上述第一比较器204为迟滞比较器，在利用上述带电检测电路对外部电源进行上电复位和掉电复位的检测过程中，使用很小的偏置电流在第一转换电路和第二转换电路中分别产生vref1和vref2，由于流入第一转换电路和第二转换电路中的偏置电流相同而第一转换电路和第二转换电路中mos管的数量不同，所以在稳定时vref1和vref2存在压差，在上电过程中，vref1和vref2也缓慢上升，直至二者差值超过第一比较器的上翻阈值时，导致比较电信号翻转，最终检测电信号由低变高。由于第一比较器204为迟滞比较器，所以在带电检测电路中，上电复位的电压和掉电复位的电压是不同的，在本实施例中，第一比较器的上翻阈值略高于下翻阈值，这是为了保证在上电过程或者正常工作中电源上有较小的纹波时不会轻易触发掉电。

具体地，如图2所示，时钟电路包括第一输出电路206、第二输出电路207和锁存电路208，第一输出电路和第二输出电路均与锁存电路连接，第一输出电路和第二输出电路均与电流偏置电路200和第二转换电路203连接。

为了便于理解，图5示出了一种时钟电路的电路示意图，如图5所示，第一输出电路包括第二比较器cmp1、第六mos管mc1和第一接地电容c1，第六mos管的漏极与第二比较器的负极输入端和电流偏置电路200连接，第六mos管的源极与第二比较器的正极输入端和第一接地电容连接，第六mos管的栅极与第二转换电路连接，第二比较器的输出端与锁存电路208连接。如图5所示，第六mos管的栅极由第二转换电路产生的第二转换电信号vref2进行驱动。

进一步，如图5所示，第二输出电路包括第三比较器cmp2、第七mos管mc2和第二接地电容c2，第七mos管的漏极与第三比较器的负极输入端和电流偏置电路200连接，第七mos管的源极与第三比较器的正极输入端和第二接地电容连接，第七mos管的栅极与第二转换电路连接，第三比较器的输出端与锁存电路208连接，其中，第二比较器和第三比较器型号相同，第六mos管和第七mos管型号形同，第一接地电容和第二接地电容型号相同。

在实际使用时，上述第一输出电路与第二输出电路产生的输出电信号互为差模信号，为了便于理解，图6示出了一种时序关系示意图，如图6所示，out1为第一输出电路产生的电信号，out2为第二输出电路产生的电信号，vc1和vref_c1分别表示mc1源极电压和漏极电压，具体地，使用mc1的源极电压vc1和漏极电压vref_c1作为第二比较器cmp1的输入，在电流偏置电路200对电容c1进行充电过程中，mc1的源极电压vc1和mc1的漏极电压vref_c1逐渐上升，mc1由线性区逐渐进入饱和区，vc1和vref_c1的差值将逐渐变大，当差值超过第二比较器的比较阈值后out1由高变为低，为了降低功耗，在完成对c1的充电后产生out1的部分电路即第一输出电路由锁存电路进行关闭，这时产生out2的部分电路开始工作。

同理，产生out2的第二输出电路的工作过程与第一输出电路的工作过程相同，具体地，使用mc2的源极电压vc2和漏极电压vref_c2作为第三比较器cmp2的输入，在电流偏置电路200对电容c2进行充电过程中，mc2的源极电压vc2和mc2的漏极电压vref_c2逐渐上升，mc2由线性区逐渐进入饱和区，vc2和vref_c2的差值将逐渐变大，当差值超过第三比较器的比较阈值后out2由高变为低，为了降低功耗，在完成对c2的充电后产生out2的部分电路即第二输出电路由锁存电路进行关闭，这时第一输出电路再次进行工作，如此周而复始产生32k时钟信号。

通常，现有时钟电路都需要一个固定的参考电压，再将电容上充电上升的电压和参考电压比较从而得到输出时钟，但是这种结构就要求电路中有个能产生稳定参考电压的偏置电路，因此，现有时钟电路浪费了芯片的面积和功耗；而在本实施例中，由于是由mos管的源极和漏极两端的电压作为比较器的输入，从而输出时钟，因此，节省了芯片的面积，同时，由于在输出电路完成对电容的充电后及时进行关闭，进而减少了功耗。

实施例二：

本实用新型实施例提供了一种带电检测时钟系统，其中，该带电检测时钟系统配置有上述的带电检测时钟电路。

本实用新型实施例提供的带电检测时钟系统，与上述实施例提供的带电检测时钟电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述电路实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。