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TWI773137B - 供應電壓偵測電路與使用其的電路系統 - Google Patents

供應電壓偵測電路與使用其的電路系統 Download PDF

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TWI773137B
TWI773137B TW110105385A TW110105385A TWI773137B TW I773137 B TWI773137 B TW I773137B TW 110105385 A TW110105385 A TW 110105385A TW 110105385 A TW110105385 A TW 110105385A TW I773137 B TWI773137 B TW I773137B
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circuit
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黃銘信
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新唐科技股份有限公司
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Abstract

一種供應電壓偵測電路，其具有電壓偵測電路與電流箝位電路。電壓偵測電路接收供應電壓，並用於偵測所述供應電壓，以產生低壓偵測信號。在所述供應電壓低於設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號關閉所所述電流箝位電路，且流經所述電壓偵測電路的電晶體電流正比於所述供應電壓；以及在所述供應電壓大於等於所述設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號開啟所述電流箝位電路，且所述電流箝位電路提供固定電流以維持所述電壓偵測電路的運作，其中流經所述電壓偵測電路的電晶體電流正比於所述固定電流。

Description

供應電壓偵測電路與使用其的電路系統
本發明涉及一種供應電壓偵測電路，且特別是一種具有穩定的溫度係數、低功耗與快速反應的供應電壓偵測器與使用其的電路系統。
供應電壓偵測電路又稱欠壓輸出偵測器(brown out detector，BOD)或低壓偵測器(low voltage detector，LVD)。在電路系統開機後，微控制器會啟動電源電壓偵測機制，來判斷低電壓時的工作模式，甚至做為不同電源來源切換的依據。因此，電壓偵測的準確性及溫度特性都非常重要，且電壓偵測所消耗的功耗及反應速度也是規格上會被討論的項目。供應電壓偵測電路由於要偵測供應電壓(例如，VDD)，故其中一種多做法為，使用分壓電阻串對供應電壓分壓來產生感測電壓，並將感測電壓與能隙電壓產生器(band gap voltage generator)產生的參考電壓做比較，以判斷是否要使電路系統操作於低電壓時的工作模式或者啟動進入正常的工作模式。一般來說，供應電壓偵測電路的反應速度與功耗相對於電路面積通常是一種互償(trend-off)關係。
請參照圖1，圖1是一種傳統的供應電壓偵測電路的電路圖。於供應電壓偵測電路1中，MOS電晶體MN1、PMOS電晶體MP1與電晶體R3形成門閂電路，以及電阻R2與R3使用分壓電阻串。供應電壓偵測電路1所輸出的低壓偵測信號BODOUT會與MOS電晶體MN1、PMOS電晶體MP1的門限電壓(VTH)相關。 在積體電路製程中，門限電壓的變異量高達±20%，甚至在門限電壓在慢-快(SF)或快-慢(FS)情境(corner)下，會達到40%的變異量，這將使得供應電壓偵測電路1輸出錯誤的低壓偵測信號BODOUT。舉例來說，預期的啟動電壓為1.7伏特(即，供應電壓VDD大於等於1.7伏特時，輸出之低壓偵測信號BODOUT為邏輯低準位，以使電路系統啟動並操作於正常模式)，但實際上的啟動電壓卻落在1.36至2.04伏特之間。
請參照圖2，圖2是另一種傳統的供應電壓偵測電路的電路圖。供應電壓偵測電路2包括能隙電壓產生器21(由比較器CMP2、PMOS電晶體MP1~MP3、電阻R3~R6與BJT電晶體Q1~Q3形成)、分壓電阻串(由電阻R1與R2串聯形成)與比較器CMP1。供應電壓偵測電路2在初始之時，就讓能隙電壓產生器21工作，再使用電阻分壓電阻串產生的感測電壓VSEN透過比較器CMP1與能隙電壓產生器21產生的參考電壓VBG進行比較，以完成對供應電壓的偵測。供應電壓偵測電路2的作法可得到較高準確性的啟動電壓，但此做法卻犧牲了功耗。
請參照圖3A，圖3A是另一種傳統的供應電壓偵測電路的電路圖。供應電壓偵測電路3包括多個BJT電晶體Q1、Q2、電阻R1~R4、比較器CMP1、PMOS電晶體MP1、AND邏輯閘AND1與反向器模組301(由多個反向器串連組成)。BJT電晶體Q2與電阻R4組成了類似能隙電壓產生器的電路。PMOS電晶體MP1受控於AND邏輯閘AND1輸出的致能信號EN而開啟或關閉，以使類似能隙電壓產生器的電路產生參考電壓VBE2，以及使BJT電晶體Q1與電阻R1~R3產生感測電壓VBER，其中感測電壓VBE2等於BJTT電晶體Q2的基極-射極電壓。比較器CMP1根據致能信號EN而被致能，並用於比較感測電壓VBER與參考電壓VBE2，以輸出低壓偵測信號。反向器模組301則用於產生反向低壓偵測信號BODOUT_B。AND邏輯閘AND1接收反向低壓偵測信號BODOUT_B與外部信號STB，以藉此通過產生的致能信號EN來重置或啟動供應電壓偵測電路3。
請同時參照圖3A與圖3B，圖3B是圖3A之供應電壓偵測電路的波形圖。當供應電壓VDD上升時，感測電壓VBER也會跟著上升。於供應電壓VDD大於設定位準BODL且外部信號STB等於邏輯高準位("1")時，感測電壓VBER大於參考電壓VBE2，並使得反向低壓偵測信號BODOUT_B為邏輯高準位。供應電壓偵測電路3可在供應電壓VDD為低輸入電壓時，有較高的準確性，但偵測電位較難調整，且需要外部信號STB來啟動及重置。在電路系統啟動(反向低壓偵測信號BODOUT_B為邏輯高準位)後，供應電壓偵測電路3會形成停頓(death lock)而無法繼續使用，故須透過外部信號STB來重啟。
根據本發明之目的，本發明實施例提出一種供應電壓偵測電路，包括：電壓偵測電路，接收供應電壓，並用於偵測所述供應電壓，以產生低壓偵測信號；以及電流箝位電路，電性連接所述電壓偵測電路；其中在所述供應電壓低於設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號關閉所所述電流箝位電路，且流經所述電壓偵測電路的電晶體電流正比於所述供應電壓；以及在所述供應電壓大於等於所述設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號開啟所述電流箝位電路，且所述電流箝位電路提供固定電流以維持所述電壓偵測電路的運作，其中流經所述電壓偵測電路的電晶體電流正比於所述固定電流。
根據上述供應電壓偵測電路，所述電壓偵測電路包括開關PMOS電晶體、第一至第三電阻、比較器以及第一與第二二極體電路，所述開關PMOS電晶體的源極接收所述供應電壓，所述開關PMOS電晶體的閘極電性連接所述比較器的輸出端，所述開關PMOS電晶體的汲極電性連接所述第二與第三電阻的第一端，所述第二與第三電阻的第二端分別電性連接所述比較器的負輸入端與正 輸入端，所述比較器的輸出端輸出所述低壓偵測信號並電性連接所述電流箝位電路，以控制所述電流箝位電路的關閉與開啟，所述第一二極體電路電性連接所述第二電阻的第二端，所述第一電阻的第一端電性連接所述第三電阻的第二端，所述第一電阻的第二端電性連接所述第二二極體電路，以及所述開關PMOS電晶體的汲極還電性連接所述電流箝位電路的一端，以在所述電流箝位電路被開啟時，接收正比於所述固定電流的電流。
根據上述供應電壓偵測電路，所述電流箝位電路包括第一與第二PMOS電晶體、第一NMOS電晶體與電流源，所述第一與第二PMOS電晶體的源極接收所述供應電壓，所述第一PMOS電晶體的閘極電性連接所述第二PMOS電晶體的閘極與汲極，所述第一PMOS電晶體的汲極電性連接所述電壓偵測電路，以在所述電流箝位電路被開啟時，提供正比於所述固定電流的電流，所述第一NMOS電晶體的閘極電性連接所述電壓偵測電路，以接收所述低壓偵測信號，所述第一NMOS電晶體的汲極電性連接所述第一與第二PMOS電晶體的汲極，以及所述第一NMOS電晶體的源極電性連接所述電流源，以接收所述電流源提供的所述固定電流。
根據上述供應電壓偵測電路，所述第一與第二二極體電路的每一者由一個或多個BJT電晶體組成。
根據上述供應電壓偵測電路，所述電壓偵測電路更包括第四電阻與修整電阻，所述修整電阻的第一端電性連接所述開關PMOS電晶體的汲極，所述修整電阻的第二端電性連接所述第四電阻的第一端，以及所述第四電阻的第二端電性連接所述第二與第三電阻的第一端。
根據上述供應電壓偵測電路，所述第四電阻與所述修整電阻為可變電阻，並分別根據兩個控制信號而改變其電阻值。
根據本發明之目的，本發明實施例提出一種供應電壓偵測電路，包括：電壓偵測電路；可調電壓產生電路，電性連接所述電壓偵測電路，接收供應電壓，並產生用於偏壓所述電壓偵測電路的偏壓電壓；其中所述電壓偵測電路接收所述偏壓電壓，在所述供應電壓低於設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號為邏輯低準位；以及在所述供應電壓大於等於所述設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號為邏輯高準位。
根據上述供應電壓偵測電路，所述電壓偵測電路包括第一至第四電阻、第一比較器以及第一與第二二極體電路，所述第四電阻的第一端電性連接可調電壓產生電路，以接收所述偏壓電壓，所述第四電阻的第二端電性連接所述第二與第三電阻的第一端，所述第二與第三電阻的第二端分別電性連接所述比較器的負輸入端與正輸入端，所述比較器的輸出端輸出所述低壓偵測信號，所述第一二極體電路電性連接所述第二電阻的第二端，所述第一電阻的第一端電性連接所述第三電阻的第二端，以及所述第一電阻的第二端電性連接所述第二二極體電路，其中所述第四電阻為可變電阻，並接收一第一控制信號以改變其電阻值。
根據上述供應電壓偵測電路，所述可調電壓產生電路包括修整電阻、第五電阻與第二比較器，所述修整電阻的第一端接收所述供應電壓，所述修整電阻的第二端電性連接所述第五電阻的第一端與所述第二比較器的正輸入端，以及所述第二比較器的輸出端電性連接所述第二比較器的負輸入端，並用以輸出所述偏壓電壓，其中所述修整電阻為可變電阻，並接收一第二控制信號以改變其電阻值。
根據本發明之目的，本發明實施例提出一種電路系統，包括：負載；以及前述任一個供應電壓偵測電路，其電性連接所述負載。
綜上所述，相較於先前技術，本發明實施例提供一種高準度、低溫度漂移與低功耗的供應電壓偵測電路與使用其的電路系統。
為了進一步理解本發明的技術、手段和效果，可以參考以下詳細描述和附圖，從而可以徹底和具體地理解本發明的目的、特徵和概念。然而，以下詳細描述和附圖僅用於參考和說明本發明的實現方式，其並非用於限制本發明。
1~8:供應電壓偵測電路
R1~R6、RTRIM:電阻
VDD、AVDD:供應電壓
BODOUT:低壓偵測信號
BODOUT_B:反向低壓偵測信號
MP1~MP3、MSW:PMOS電晶體
MN1:NMOS電晶體
CMP1、CMP2:比較器
VBG、VBE2、VBE1:參考電壓
VSEN、VBER:感測電壓
Q1~Q3、Q24:BJT電晶體
21:能隙電壓產生器
301:反向器模組
AND1:AND邏輯閘
STB:外部信號
BODL:設定位準
42、51、61、71、82:電壓偵測電路
41、52、62、72:電流箝位電路
BODSEL[2：0]、VBGTRIM[3：0]:控制信號
VBOD、VBP、VBGR、VX、VBE24、VBE:電壓
VSS:低電壓
CS:電流源
IHOLD:固定電流
511、512、611、612、711、712:二極體電路
IBJT:電晶體電流
mode1:第一模式
mode2:第二模式
81:可調電壓產生電路
VF:電壓隨耦器
提供的附圖用以使本發明所屬技術領域具有通常知識者可以進一步理解本發明，並且被併入與構成本發明之說明書的一部分。附圖示出了本發明的示範實施例，並且用以與本發明之說明書一起用於解釋本發明的原理。
圖1是一種傳統的供應電壓偵測電路的電路圖。
圖2是另一種傳統的供應電壓偵測電路的電路圖。
圖3A是另一種傳統的供應電壓偵測電路的電路圖。
圖3B是圖3A之供應電壓偵測電路的波形圖。
圖4是本發明實施例的供應電壓偵測電路的方塊圖。
圖5A是本發明另一實施例的供應電壓偵測電路的電路圖。
圖5B是圖5A之供應電壓偵測電路的參考電壓與感測電壓相對於供應電壓的曲線圖。
圖5C是圖5A之供應電壓偵測電路操作於第一模式與第二模式的電晶體電流相對於供應電壓的曲線圖。
圖6是本發明另一實施例的供應電壓偵測電路的電路圖。
圖7是本發明另一實施例的供應電壓偵測電路的電路圖。
圖8是本發明另一實施例的供應電壓偵測電路的電路圖。
現在將詳細參考本發明的示範實施例，其示範實施例會在附圖中被繪示出。在可能的情況下，在附圖和說明書中使用相同的元件符號來指代相同或相似的部件。另外，示範實施例的做法僅是本發明之設計概念的實現方式之一，下述的該等示範皆非用於限定本發明。
本發明實施例提供一種高準度、低溫度漂移與低功耗的供應電壓偵測電路與使用其的電路系統，其使用基極-射極電壓差值(△VBE)來產生偏壓，以偵測供應電壓是否大於設定位準BODL，並且在供應電壓大於設定位準BODL時，供應電壓偵測電路的整體電流會被箝制，使得功耗降低。再者，供應電壓偵測電路啟動後仍可以繼續使用，而不需要透過外部信號來重置或啟動。
首先，請參照4，圖4是本發明實施例的供應電壓偵測電路的方塊圖。供應電壓偵測電路4包括電流箝位電路41與電壓偵測電路42，其中電流箝位電路41與電壓偵測電路42彼此電性連接，且接收供應電壓VDD，以及電壓偵測電路42輸出低壓偵測信號BODOUT給電流箝位電路41以及與供應電壓偵測電路4電性連接的負載(未繪示於圖4，例如，特定功能的電路或晶片)。
電壓偵測電路42用於偵測供應電壓VDD，並據此輸出低壓偵測信號BODOUT來控制電流箝位電路41是否作動(關閉或開啟)。當供應電壓VDD低於設定位準BODL時(定義為第一模式)，電壓偵測電路42輸出的低壓偵測信號BODOUT使得電流箝位電路41被關閉，且流經電壓偵測電路42的多個電流(例如，在後面的圖5A、圖6、圖7的實施例中，共有兩個電流)會隨著供應電壓VDD上升而上升。然而，當供應電壓VDD大於等於設定位準BODL時(定義為第二模式)，電壓偵測電路42輸出的低壓偵測信號BODOUT使得電流箝位電路41被開啟，電流箝位電路41提供固定電流(例如，在後面的圖5A、圖6、圖7的實施例中 的固定電流IHOLD)來維持電壓偵測電路42的持續運作，如此，供應電壓偵測電路4的整體耗電因為受到電流箝位電路41提供之固定電流的箝制而受限。另外一方面，電壓偵測電路42使用至少兩個BJT電晶體來產生基極-射極電壓差值(delta VBE)來產生偏壓電壓偵測電路42的電壓(例如，圖5A、圖6與圖7的電壓VBOD)，以偵測供應電壓是否大於設定位準BODL，因此供應電壓偵測電路4較不易被溫度漂移所影響，故能達到高準度的偵測。
請接著參照圖5A，圖5A是本發明另一實施例的供應電壓偵測電路的電路圖。於圖5A中，供應電壓偵測電路5的電流箝位電路52由兩個PMOS電晶體MP1、MP2、NMOS電晶體MN1與電流源CS，以及供應電壓偵測電路5的電壓偵測電路51由PMOS電晶體MSW、多個電阻RTRIM、R1~R4、比較器CMP1與二極體電路511、512(分別由兩個BJT電晶體Q1、Q24實現)所構成。
PMOS電晶體MSW的源極接收供應電壓VDD，PMOS電晶體MSW的閘極電性連接比較器CMP1的輸出端，以接收比較器CMP1的輸出端輸出的低壓偵測信號BODOUT，以及PMOS電晶體MSW的汲極電性連接電流箝位電路52中的PMOS電晶體MP2的汲極，以在第二模式時，透過電流箝位電路52提供的固定電流IHOLD來維持VBOD的偏壓位準與接收相應於固定電流IHOLD的偏壓電流(正比於固定電流IHOLD，其電流值為固定)。電阻RTRIM的兩端分別電性連接PMOS電晶體MSW的汲極與電阻R4的一端，且電阻R4的另一端電性連接電阻R2的一端與電阻R3的一端。電阻R2的另一端電性連接BJT電晶體Q1的射極與比較器CMP1的負輸入端，以及電阻R3的另一端電性連接電阻R1的一端與比較器CMP1的正輸入端。電阻R1的另一端電性連接BJT電晶體Q24的射極。BJT電晶體Q1、Q24的基極與集極則是電性連接低電壓VSS，例如，接地電壓。在此請注意，電阻RTRIM、R4為非必要構件，且在其他實施方式中，可以被移除。
PMOS電晶體MP1、MP2的源極接收供應電壓VDD，PMOS電晶體MP1、MP2的閘極彼此電性連接，以及PMOS電晶體MP2的閘極電性連接PMOS電晶體MP2的汲極。NMOS電晶體N1的汲極電性連接PMOS電晶體MP2的汲極，NMOS電晶體N1的閘極電性連接比較器CMP1的輸出端，以接收比較器CMP1的輸出端輸出的低壓偵測信號BODOUT，以及NMOS電晶體N1的源極連接電流源CS的一端。電流源CS的另一端電性連接低電壓VSS。
當供應電壓偵測電路5接上供應電壓VDD之後，供應電壓偵測電路5的其中一個電流會流經電阻R2與電晶體Q1(其連接方式，使其作為二極體使用)，並且藉此產生參考電壓VBE1，其中參考電壓VBE1為電晶體Q1的基極-射極電壓，且參考電壓VBE1被比較器CMP1的負輸入端所接收。供應電壓偵測電路5的其中另一個電流會流經電阻R1、R3與電晶體Q24，並產生感測電壓VBER給比較器CMP1的正輸入端，其中感測電壓VBER為電晶體Q24的基極-射極電壓VBE24加上電阻R1的跨壓。電阻RTRIM與電阻R4可以是可變電阻，並分別接收控制信號BODSEL[2：0]與VBGTRIM[3：0]以分別調整其電阻值，使得電壓VBGR的位準可以被調整。如此，電阻RTRIM與電阻R4能夠使得電路布局更易進行匹配與降低製程變異，但如前面所述，電阻RTRIM、R4為非必要構件，其可以被移除，或者可以使用低壓線性穩壓緩衝器(low dropout regulator(LDO)buffer)來取代(即，將電阻RTRIM、R4移除，且使用低壓線性穩壓緩衝器來提供電壓VBGR)。
在供應電壓VDD低於設定位準BODL時(操作於第一模式時)，因為BJT電晶體Q1的尺寸被設計成較小，故BJT電晶體Q1具有較大的內阻，以使得參考電壓VBE1高於感測電壓VBER。比較器CMP1輸出的低壓偵測信號BODOUT為邏輯低準位("0")，故PMOS電晶體MSW被開啟(導通)，使得PMOS電晶體MSW的汲極上的電壓VBOD實質上等於供應電壓，故能減少偵測誤差。此時，電流箝位電路52的兩個PMOS電晶體MP1、MP2與NMOS電晶體MN1被關閉，且PMOS 電晶體MP1、MP2的汲極上的電壓VBP為高電壓，故使得電流箝位電路52消耗的電流實質上為0(PMOS電晶體MP1與MP2的電流為0)，而不耗電。另外，流經BJT電晶體Q1、Q24的兩個電流I_Q1與I_Q24則正比於供應電壓VDD的大小。
當供應電壓VDD逐漸上升而大於等於設定位準BODL時(操作於第二模式時)，電阻R2、R3之一端的電壓VX逐漸上升，使得感測電壓VBER大於等於參考電壓VBE1，故比較器CMP1輸出的低壓偵測信號BODOUT為邏輯高準位("1")。此時，PMOS電晶體MSW被關閉(不導通)，NMOS電晶體MN1被開啟(導通)，PMOS電晶體MP1、MP2被開啟(導通)提供固定電流IHOLD給PMOS電晶體MP2的汲極，以產生電壓VBOD來提供偏壓，並維持電壓偵測電路51的運作。此時，即使供應電壓VDD繼續升高，電壓偵測電路51受到電流箝位電路52的箝位，仍維持相同的操作電流，故可以減少功耗。此時，PMOS電晶體MP2的電流I_MP2被設定成大於流經BJT電晶體Q1、Q24的兩個電流加上50奈安的總和。如前面所述，流經BJT電晶體Q1、Q24的兩個電流實質上正比於固定電流IHOLD的大小。
於此實施例中，收斂點(converge point)是設定在電流IQ1等於電流IQ24時，且設定位準BODL可以由收斂點的電流IQ1與IQ24計算。此時，IQ1=△VBE/R1=VTln(n)/R1，以及電壓VBOD=2*IQ1*[(R2//R3)+R4+RTRIM]+VBE1，其中△VBE為基極-射極電壓差值(△VBE)。由於電流IQ1具有正比於絕對溫度的溫度係數，因此會影響電壓VBOD，故可以選擇負溫度係數的電阻R2、R3、R4與RTRIM，使得供應電壓偵測電路5不易受到溫度漂移的影響。於一個實施例中，參考電壓VBE1可以被設定為1.25、2.5或3.75伏特。
圖5B是圖5A之供應電壓偵測電路的參考電壓與感測電壓相對於供應電壓的曲線圖。如前面所述，比較器CMP1的兩個輸入電壓(稱為電壓VBE)中的參考電壓VBE1與感測電壓VBER相對於供應電壓VDD的關係如圖5B所示。當供應電壓VDD大於等於設定位準BODL，感測電壓VBER大於等於參考電 壓VBE1，且在參考電壓VBE1維持一個固定電壓值(被電流箝位電路52箝位的原因)；當供應電壓VDD小於設定位準BODL，感測電壓VBER小於參考電壓VBE1。
圖5C是圖5A之供應電壓偵測電路操作於第一模式與第二模式的電晶體電流相對於供應電壓的曲線圖。如前面所述，流經BJT電晶體Q1、Q24的兩個電流之總和以電晶體電流IBJT表示，電晶體電流IBJT於第一模式mode1下(供應電壓VDD小於設定位準BODL)，其正比於供應電壓VDD的大小；以及電晶體電流IBJT於第二模式mode2下(供應電壓VDD大於等於設定位準BODL)，其為正比於固定電流IHOLD的固定電流。
接著，請參照圖6，圖6是本發明另一實施例的供應電壓偵測電路的電路圖。供應電壓偵測電路6包括電流箝位電路62與電壓偵測電路61，電流箝位電路62與圖5的電流箝位電路52相同，電壓偵測電路61的二極體電路611、612與圖5的電壓偵測電路51的二極體電路511、512略有差異，二極體電路611、612的每一者由兩個BJT電晶體(呈現二極體連接方式)實現，以提供二極體電路511、512的兩倍偏壓，例如，圖5的電壓VBE1與VBE24為1.25伏特，而圖6的電壓VBE1與VBE24為2.5伏特。
接著，請參照圖7，圖7是本發明另一實施例的供應電壓偵測電路的電路圖。供應電壓偵測電路7包括電流箝位電路72與電壓偵測電路71，電流箝位電路72與圖5的電流箝位電路52相同，電壓偵測電路71的二極體電路711、712與圖5的電壓偵測電路51的二極體電路511、512略有差異，二極體電路711、712的每一者由三個BJT電晶體(呈現二極體連接方式)實現，以提供二極體電路511、512的三倍偏壓，例如，圖5的電壓VBE1與VBE24為1.25伏特，而圖7的電壓VBE1與VBE24為3.75伏特。
接著，請參照圖8，圖8是本發明另一實施例的供應電壓偵測電路的電路圖。供應電壓偵測電路8不具有電流箝位電路，但包括可調電壓產生電路 81與電壓偵測電路82，其中電壓偵測電路82大致上與圖5的電壓偵測電路51近似，其中圖5的電壓偵測電路51中的電阻RTRIM與PMOS電晶體MSW被可調電壓產生電路81所取代，以形成供應電壓偵測電路8。
可調電壓產生電路81包括電阻RTRIM、R5與電壓隨耦器VF。電阻RTRIM的兩端分別電性連接供應電壓AVDD與電阻R5的一端，電阻R5的另一端電性連接低電壓VSS。電壓隨耦器VF例如由比較器實現，但本發明不以此為限制。電壓隨耦器VF的輸出端電性連接電壓隨耦器VF的負輸入端，且電壓隨耦器VF的正輸入端電性連接電阻R5的一端與電阻RTRIM的另一端(電阻R5與RTRIM的連接處)，以接收用於對電壓偵測電路82偏壓的電壓VBOD。電壓隨耦器VF的連接方式，使其作為緩衝器使用，故電壓VBGR實質上等於電壓VBOD，其中電壓VBOD的準位可以由控制信號BODSEL[2：0]來調整電阻RTRIM的電阻值來實現。供應電壓偵測電路8的作動原理與供應電壓偵測電路4~7近似，在供應電壓AVDD低於設定位準BODL時(操作於第一模式)，供應電壓偵測電路8輸出的低壓偵測信號BODOUT為邏輯低準位("0")；以及在供應電壓AVDD大於等於設定位準BODL時(操作於第二模式)，供應電壓偵測電路8輸出的低壓偵測信號BODOUT為邏輯高準位("1")。在此實施例中，不論操作於第一或第二模式，流經BJT電晶體Q1、Q24的兩個電流I_Q1與I_Q24都正比於供應電壓AVDD的大小。
除此之外，本發明實施例還提供一種電路系統，其包括負載與上述任一個供應電壓偵測電路4~8，其中負載可與供應電壓偵測電路電性連接，且負載可以是任何需要使用供應電壓偵測結果的功能晶片或功能電路。
綜合以上所述，相較於先前技術，本發明實施例提供一種高準度、低溫度漂移與低功耗的供應電壓偵測電路與使用其的電路系統。進一步地說，當供應電壓大於設定位準時，供應電壓偵測電路中的電壓偵測電路被箝制為固定電流，故能有效地降低功耗；以及因為使用基極-射極電壓差值(△VBE) 來產生偏壓，以偵測供應電壓是否大於設定位準BODL，因此，對於溫度漂移的影響較小，且能夠精確精準度可以被提升。再者，供應電壓偵測電路啟動後仍可以繼續使用，而不需要透過外部信號來重置或啟動。
應當理解，本文描述的示例和實施例僅用於說明目的，並且鑑於其的各種修改或改變將被建議給本領域技術人員，並且將被包括在本申請的精神和範圍以及所附權利要求的範圍之內。
4:供應電壓偵測電路
41:電流箝位電路
42:電壓偵測電路
BODOUT:低壓偵測信號
VDD:供應電壓

Claims (9)

  1. 一種供應電壓偵測電路，包括：電壓偵測電路，接收供應電壓，並用於偵測所述供應電壓，以產生低壓偵測信號；以及電流箝位電路，電性連接所述電壓偵測電路；其中在所述供應電壓低於設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號關閉所所述電流箝位電路，且流經所述電壓偵測電路的電晶體電流正比於所述供應電壓；以及在所述供應電壓大於等於所述設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號開啟所述電流箝位電路，且所述電流箝位電路提供固定電流以維持所述電壓偵測電路的運作，其中流經所述電壓偵測電路的電晶體電流正比於所述固定電流。
  2. 如請求項1所述之供應電壓偵測電路，其中所述電壓偵測電路包括開關PMOS電晶體、第一至第三電阻、比較器以及第一與第二二極體電路，所述開關PMOS電晶體的源極接收所述供應電壓，所述開關PMOS電晶體的閘極電性連接所述比較器的輸出端，所述開關PMOS電晶體的汲極電性連接所述第二與第三電阻的第一端，所述第二與第三電阻的第二端分別電性連接所述比較器的負輸入端與正輸入端，所述比較器的輸出端輸出所述低壓偵測信號並電性連接所述電流箝位電路，以控制所述電流箝位電路的關閉與開啟，所述第一二極體電路電性連接所述第二電阻的第二端，所述第一電阻的第一端電性連接所述第三電阻的第二端，所述第一電阻的第二端電性連接所述第二二極體電路，以及 所述開關PMOS電晶體的汲極還電性連接所述電流箝位電路的一端，以在所述電流箝位電路被開啟時，接收正比於所述固定電流的電流。
  3. 如請求項1所述之供應電壓偵測電路，其中所述電流箝位電路包括第一與第二PMOS電晶體、第一NMOS電晶體與電流源，所述第一與第二PMOS電晶體的源極接收所述供應電壓，所述第一PMOS電晶體的閘極電性連接所述第二PMOS電晶體的閘極與汲極，所述第一PMOS電晶體的汲極電性連接所述電壓偵測電路，以在所述電流箝位電路被開啟時，提供正比於所述固定電流的電流，所述第一NMOS電晶體的閘極電性連接所述電壓偵測電路，以接收所述低壓偵測信號，所述第一NMOS電晶體的汲極電性連接所述第一與第二PMOS電晶體的汲極，以及所述第一NMOS電晶體的源極電性連接所述電流源，以接收所述電流源提供的所述固定電流。
  4. 如請求項2所述之供應電壓偵測電路，其中所述第一與第二二極體電路的每一者由一個或多個BJT電晶體組成。
  5. 如請求項2所述之供應電壓偵測電路，其中所述電壓偵測電路更包括第四電阻與修整電阻，所述修整電阻的第一端電性連接所述開關PMOS電晶體的汲極，所述修整電阻的第二端電性連接所述第四電阻的第一端，以及所述第四電阻的第二端電性連接所述第二與第三電阻的第一端。
  6. 如請求項5所述之供應電壓偵測電路，其中所述第四電阻與所述修整電阻為可變電阻，並分別根據兩個控制信號而改變其電阻值。
  7. 一種供應電壓偵測電路，包括：電壓偵測電路； 可調電壓產生電路，電性連接所述電壓偵測電路，接收供應電壓，並產生用於偏壓所述電壓偵測電路的偏壓電壓；其中所述電壓偵測電路接收所述偏壓電壓，在所述供應電壓低於設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號為邏輯低準位；以及在所述供應電壓大於等於所述設定位準時，所述電壓偵測電路輸出的所述低壓偵測信號為邏輯高準位；其中所述電壓偵測電路包括第一至第四電阻、第一比較器以及第一與第二二極體電路，所述第四電阻的第一端電性連接可調電壓產生電路，以接收所述偏壓電壓，所述第四電阻的第二端電性連接所述第二與第三電阻的第一端，所述第二與第三電阻的第二端分別電性連接所述比較器的負輸入端與正輸入端，所述比較器的輸出端輸出所述低壓偵測信號，所述第一二極體電路電性連接所述第二電阻的第二端，所述第一電阻的第一端電性連接所述第三電阻的第二端，以及所述第一電阻的第二端電性連接所述第二二極體電路，其中所述第四電阻為可變電阻，並接收一第一控制信號以改變其電阻值。
  8. 如請求項7所述之供應電壓偵測電路，其中所述可調電壓產生電路包括修整電阻、第五電阻與電壓隨耦器，所述修整電阻的第一端接收所述供應電壓，所述修整電阻的第二端電性連接所述第五電阻的第一端與所述第二比較器的正輸入端，以及所述第二比較器的輸出端電性連接所述第二比較器的負 輸入端，並用以輸出所述偏壓電壓，其中所述修整電阻為可變電阻，並接收一第二控制信號以改變其電阻值。
  9. 一種電路系統，包括：負載；以及如請求項1至8其中一項所述的供應電壓偵測電路，其電性連接所述負載。
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