可变功率和响应时间欠电压复位电路.pdf

本发明揭示一种欠电压复位电路，其具有可编程的功率和响应时间特性。可在用于2n个不同特性的宽度为n位的总线上对这些特性进行编程，所述2n个不同特性的范围为从非常低的功率消耗和较慢的响应时间到非常快的响应时间和较高的功率消耗。可代替所述宽度为n位的总线而使用串行单线总线。

1.  一种可变功率和响应时间欠电压复位设备，其包括：
比较器，其具有第一输入、第二输入和输出；
比较器偏置电路，其耦合到所述比较器，其中所述比较器偏置电路适于以可编程方式改变所述比较器的速度和功率使用特性；
固定电压参考，其具有输出，其中所述固定电压参考的所述输出耦合到所述比较器的所述第一输入，其中所述固定电压参考具有可编程的速度和功率特性；
电源电压分压器，其具有输入和输出，其中所述电源电压分压器的所述输入耦合到电源，且所述电源电压分压器的所述输出耦合到所述比较器的所述第二输入，其中所述电源电压分压器具有可编程的速度和功率特性；以及
宽度为n位的功率控制总线，其耦合到所述比较器偏置电路、所述固定电压参考和所述电源电压分压器，其中所述比较器、所述固定电压参考和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性经由所述宽度为n位的功率控制总线进行编程；
其中如果来自所述固定电压参考的所述输出的参考电压大于来自所述电源电压分压器的所述输出的经划分的电源电压，那么逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变。

2.  根据权利要求1所述的设备，其中所述比较器的所述输出用作欠电压复位信号。

3.  根据权利要求1所述的设备，其中所述比较器的所述输出用作外部欠电压复位信号。

4.  根据权利要求1所述的设备，其进一步包括耦合到所述比较器的所述输出的电子装置，其中当所述逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变时，所述电子装置进入欠电压复位模式。

5.  根据权利要求4所述的设备，其中所述电子装置选自由以下各项组成的群组：微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、模拟装置以及模拟-数字混合模式装置。

6.  根据权利要求5所述的设备，其中所述电子装置、所述比较器、所述比较器偏置电路、所述固定电压参考、所述电源电压分压器和所述宽度为n位的功率控制总线制造在半导体集成电路上。

7.  根据权利要求1所述的设备，其中所述比较器、所述固定电压参考和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性可从慢速和低功率编程到高速和高功率。

8.  根据权利要求1所述的设备，其中针对所述比较器、所述固定电压参考和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性存在2ⁿ个可编程选择。

9.  根据权利要求1所述的设备，其中所述宽度为n位的功率控制总线的宽度为一个位，且所述比较器、所述固定电压参考和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性是串行编程的。

10.  根据权利要求1所述的设备，其中所述宽度为n位的功率控制总线

11.  一种可变功率和响应时间欠电压复位设备，其包括：
比较器，其具有第一输入、第二输入和输出；
比较器偏置电路，其耦合到所述比较器，其中所述比较器偏置电路适于以可编程方式改变所述比较器的速度和功率使用特性；
可编程电压参考，其具有输出，其中所述可编程电压参考的所述输出耦合到所述比较器的所述第一输入，其中所述可编程电压参考具有可编程的速度和功率特性，以及参考电压值；
电源电压分压器，其具有输入和输出，其中所述电源电压分压器的所述输入耦合到电源，且所述电源电压分压器的所述输出耦合到所述比较器的所述第二输入，其中所述电源电压分压器具有可编程的速度和功率特性；以及
宽度为n位的功率控制总线，其耦合到所述比较器偏置电路、所述可编程电压参考和所述电源电压分压器，其中所述比较器、所述可编程电压参考和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性经由所述宽度为n位的功率控制总线进行编程；
其中如果来自所述可编程电压参考的所述输出的参考电压大于来自所述电源电压分压器的所述输出的经划分的电源电压，那么逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变。

12.  根据权利要求11所述的设备，其中所述比较器的所述输出用作欠电压复位信号。

13.  根据权利要求11所述的设备，其中所述比较器的所述输出用作外部欠电压复位信号。

14.  根据权利要求11所述的设备，其进一步包括耦合到所述比较器的所述输出的电子装置，其中当所述逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变时，所述电子装置进入欠电压复位模式。

15.  根据权利要求14所述的设备，其中所述电子装置选自由以下各项组成的群组：微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、模拟装置以及模拟-数字混合模式装置。

16.  根据权利要求15所述的设备，其中所述电子装置、所述比较器、所述比较器偏置电路、所述可编程电压参考、所述电源电压分压器和所述宽度为n位的功率控制总线制造在半导体集成电路上。

17.  根据权利要求11所述的设备，其中所述比较器、所述可编程电压参考和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性可从慢速和低功率编程到高速和高功率。

18.  根据权利要求11所述的设备，其中针对所述比较器、所述可编程电压参考和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性存在2ⁿ个可编程选择。

19.  根据权利要求11所述的设备，其中所述宽度为n位的功率控制总线的宽度为一个位，且所述比较器、所述可编程电压参考和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性是串行编程的。

20.  根据权利要求11所述的设备，其中所述宽度为n位的功率控制总线的宽度为一个位，且所述可编程电压参考的所述参考电压值是串行编程的。

21.  一种可变功率和响应时间欠电压复位设备，其包括：
比较器，其具有第一输入、第二输入和输出；
比较器偏置电路，其耦合到所述比较器，其中所述比较器偏置电路适于以可编程方式改变所述比较器的速度和功率使用特性；
可编程电压缓冲器，其具有输出和输入，其中所述可编程电压参考的所述输出耦合到所述比较器的所述第一输入，且所述输入耦合到外部电压参考，其中所述可编程电压缓冲器具有可编程的速度和功率特性；
电源电压分压器，其具有输入和输出，其中所述电源电压分压器的所述输入耦合到电源，且所述电源电压分压器的所述输出耦合到所述比较器的所述第二输入，其中所述电源电压分压器具有可编程的速度和功率特性；以及
宽度为n位的功率控制总线，其耦合到所述比较器偏置电路、所述可编程电压缓冲器和所述电源电压分压器，其中所述比较器、所述可编程电压缓冲器和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性经由所述宽度为n位的功率控制总线进行编程；
其中如果来自所述可编程电压缓冲器的所述输出的参考电压大于来自所述电源电压分压器的所述输出的经划分的电源电压，那么逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变。

22.  根据权利要求21所述的设备，其中所述比较器的所述输出用作欠电压复位信号。

23.  根据权利要求21所述的设备，其中所述比较器的所述输出用作外部欠电压复位信号。

24.  根据权利要求21所述的设备，其进一步包括耦合到所述比较器的所述输出的电子装置，其中当所述逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变时，所述电子装置进入欠电压复位模式。

25.  根据权利要求24所述的设备，其中所述电子装置选自由以下各项组成的群组：微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、模拟装置以及模拟-数字混合模式装置。

26.  根据权利要求25所述的设备，其中所述电子装置、所述比较器、所述比较器偏置电路、所述可编程电压缓冲器、所述电源电压分压器和所述宽度为n位的功率控制总线制造在半导体集成电路上。

27.  根据权利要求21所述的设备，其中所述比较器、所述可编程电压缓冲器和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性可从慢速和低功率编程到高速和高功率。

28.  根据权利要求21所述的设备，其中针对所述比较器、所述可编程电压缓冲器和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性存在2ⁿ个可编程选择。

29.  根据权利要求21所述的设备，其中所述宽度为n位的功率控制总线的宽度为一个位，且所述比较器、所述可编程电压缓冲器和所述电源电压分压器的所述速度和功率使用特性是串行编程的。

30.  根据权利要求21所述的设备，其中所述可编程电压缓冲器在其输出上具有可编程的电压电平。

31.  根据权利要求30所述的设备，其中所述宽度为n位的功率控制总线的宽度为一个位，且所述可编程电压缓冲器的所述电压电平是串行编程的。

可变功率和响应时间欠电压复位电路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路欠电压复位电路，且更明确地说，涉及可变功率和响应时间欠电压复位电路，其功率要求和响应时间特性是可编程的。
背景技术
包括集成电路的电子模拟、数字和/或混合模式电路的电子装置可能要求某一最小阈值电压用于正常操作。当用于这些装置的电源低于临界操作电压(例如，“欠电压”)时，装置的电路可能处于不可预测的“亚稳定”状态，且当尝试在临界操作电压以下操作时，电学上为有噪声的环境可能进一步使装置电路的操作降级。在传入的可用于装置(例如，微处理器)的电压已下降到装置不应继续操作的电平时，欠电压被视为已发生，因为所述装置的逻辑或存储元件中可能发生错误或部分起作用的条件。当电压已上升回到高于欠电压电平时，欠电压结束。已使用电子电路来监视到达电子装置的电源的电压，以便检测针对电子装置的数字逻辑产生欠电压复位(“BOR”)中的所需电压阈值。欠电压检测器检测操作电压何时已下降到恰好高于欠电压电压电平，且产生信号以向电子装置指示欠电压即将来临。欠电压信号可起始复位，或冻结电子装置的操作，以便避免其非正常操作。
通常，BOR电路一直需要静态电流以便起作用。对于低功率或电池操作的电子装置，此静态电流是电池寿命减短的重要因素，尤其是对于预期可在延长的时间周期中操作的电子装置，例如，当处于休眠模式下时以非常低的功率电平操作的装置。因此，优选使用于BOR电路的静态电流保持为最小值以获得最长的电池操作。然而另一方面，在BOR信号被识别到且可用于停用数字逻辑的适当内部电路之前，防止在错误地执行程序指令时高速数字逻辑进入BOR条件也是非常重要的。此条件可能潜在地造成电子装置故障，因为程序指令可能在装置不在其正常电压规范内操作时被存取和执行。
发明内容
因此需要一种欠电压复位(BOR)电路，其可配置以便在电子装置处于休眠或低功率模式时以最小电流消耗操作，或在电子装置在高速模式下操作时以足够的响应速度操作。
根据本发明的特定实例实施例，一种可变功率和响应时间欠电压复位设备可包括：比较器，其具有第一输入、第二输入和输出；比较器偏置电路，其耦合到所述比较器，其中所述比较器偏置电路适于以可编程方式改变比较器的速度和功率使用特性；固定电压参考，其具有输出，其中所述固定电压参考的所述输出耦合到所述比较器的所述第一输入，其中所述固定电压参考具有可编程的速度和功率特性；电源电压分压器，其具有输入和输出，其中所述电源电压分压器的所述输入耦合到电源，且所述电源电压分压器的所述输出耦合到所述比较器的所述第二输入，其中所述电源电压分压器具有可编程的速度和功率特性；以及宽度为n位的功率控制总线，其耦合到所述比较器偏置电路、所述固定电压参考和所述电源电压分压器，其中经由所述宽度为n位的功率控制总线对所述比较器、所述固定电压参考和所述电源电压分压器的速度和功率使用特性进行编程；其中如果来自所述固定电压参考的所述输出的参考电压大于来自所述电源电压分压器的所述输出的经划分的电源电压，那么逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变。
根据本发明的另一特定实例实施例，一种可变功率和响应时间欠电压复位设备可包括：比较器，其具有第一输入、第二输入和输出；比较器偏置电路，其耦合到所述比较器，其中所述比较器偏置电路适于以可编程方式改变比较器的速度和功率使用特性；可编程电压参考，其具有输出，其中所述可编程电压参考的所述输出耦合到所述比较器的所述第一输入，其中所述可编程电压参考具有可编程的速度和功率特性，以及参考电压值；电源电压分压器，其具有输入和输出，其中所述电源电压分压器的所述输入耦合到电源，且所述电源电压分压器的所述输出耦合到所述比较器的所述第二输入，其中所述电源电压分压器具有可编程的速度和功率特性；以及宽度为n位的功率控制总线，其耦合到所述比较器偏置电路、所述可编程电压参考和所述电源电压分压器，其中经由所述宽度为n位的功率控制总线对所述比较器、所述可编程电压参考和所述电源电压分压器的速度和功率使用特性进行编程；其中如果来自所述可编程电压参考的所述输出的参考电压大于来自所述电源电压分压器的所述输出的经划分的电源电压，那么逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变。
根据本发明的又一特定实例实施例，一种可变功率和响应时间欠电压复位设备可包括：比较器，其具有第一输入、第二输入和输出；比较器偏置电路，其耦合到所述比较器，其中所述比较器偏置电路适于以可编程方式改变比较器的速度和功率使用特性；可编程电压缓冲器，其具有输出和输入，其中可编程电压参考的输出耦合到所述比较器的所述第一输入，且所述输入耦合到外部电压参考，其中所述可编程电压缓冲器具有可编程的速度和功率特性；电源电压分压器，其具有输入和输出，其中所述电源电压分压器的所述输入耦合到电源，且所述电源电压分压器的所述输出耦合到所述比较器的所述第二输入，其中所述电源电压分压器具有可编程的速度和功率特性；以及宽度为n位的功率控制总线，其耦合到所述比较器偏置电路、所述可编程电压缓冲器和所述电源电压分压器，其中经由所述宽度为n位的功率控制总线对所述比较器、所述可编程电压缓冲器和所述电源电压分压器的速度和功率使用特性进行编程；其中如果来自所述可编程电压缓冲器的所述输出的参考电压大于来自所述电源电压分压器的所述输出的经划分的电源电压，那么逻辑电平在所述比较器的所述输出上改变。
附图说明
通过参考结合附图进行的以下描述，可获得对本发明的更完整理解，其中：
图1说明包括电子装置和与电子装置相关联的欠电压复位(BOR)电路的半导体集成电路的示意性框图；
图2说明根据本发明特定实例实施例的图1的BOR电路的更详细的示意性框图；
图3说明根据本发明另一特定实例实施例的图1的BOR电路的更详细的示意性框图；以及
图4说明根据本发明又一特定实例实施例的图1的BOR电路的更详细的示意性框图。
虽然本发明容易具有各种修改和替代形式，但本发明的特定实例实施例已在图中展示且在本文中详细描述。然而应理解，不希望本文对特定实例实施例的描述将本发明限于本文所揭示的特定形式，而是相反，本发明将涵盖如所附权利要求书所界定的所有修改和均等物。
具体实施方式
现在参看图式，示意性地说明特定实例实施例的细节。图中的相同元件将由相同编号表示，且相似元件将由具有不同小写字母后缀的相同编号表示。
参看图1，其描绘包括电子装置和与电子装置相关联的欠电压复位(BOR)电路的半导体集成电路的示意性框图。电子装置102(例如微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、模拟装置、混合模式模拟-数字装置等)和欠电压复位(BOR)电路104可制造在半导体集成电路100上。电子装置102具有用于与电子系统(未图示)介接的输入和输出(I/O)106。电子装置102和BOR电路104可依靠电源112(未图示)供电。BOR电路104可监视电源112的电压值，且可在电源112的电压值下降到低于某一最小电压值时，向电子装置102发送BOR信号108。电子装置102可经由功率控制总线110控制BOR电路104的操作特性。外部BOR信号108a可用于与电子系统中的其它集成电路一起使用。
参看图2，其描绘根据本发明特定实例实施例的图1的BOR电路的更详细的示意性框图。BOR电路104a可包括比较器220、比较器偏置电路222、固定电压参考224和电源电压分压器226(例如电阻器网络)。电源电压分压器226可减小(划分)电源112在其输出处的电压值，且所述输出可耦合到比较器220的输入(-)。固定电压参考224可耦合到比较器220的另一输入(+)，使得当电源112的经划分的电压值小于来自固定电压参考224的电压时，BOR信号108(比较器220的输出)将改变逻辑电平，例如从低逻辑电平到高逻辑电平，或反之亦然。一旦BOR信号108改变逻辑电平，电子装置102就可起始欠电压复位程序序列，例如正运行程序的受控暂停。
宽度为n位的功率控制总线110可用于控制BOR电路104a的操作特性和功率消耗。当BOR电路104a与快速电子装置102一起操作时，BOR电路104a可经由宽度为n位的功率控制总线110以配置信号进行配置，以具有对改变的电压值的快速响应，例如，比较器220可由比较器偏置电路222偏置以用于较快操作。类似地，固定电压参考224可以较高电流汲取(current draw)偏置，例如以获得较大的电压精度和/或较低的驱动阻抗(较快的RC时间常数)。同样，电源电压分压器226可使用较低值电阻器以获得较低的驱动阻抗。此配置给予BOR电路104a对电源112欠电压条件的较快信号108输出响应，但具有相当的功率消耗增加。
当BOR电路104a与可处于低功率或休眠模式的电子装置102一起操作时，BOR电路104a可经由宽度为n位的功率控制总线110以配置信号进行配置以具有较低的功率消耗，且可具有对改变的电压值的较慢响应，例如，比较器220可由比较器偏置电路222偏置以用于较低功率操作。类似地，固定电压参考224可以较低电流汲取偏置。同样，电源电压分压器226可使用较高值电阻器以实现来自电源112的较少功率消耗。此较低功率配置导致BOR电路104a具有较低的功率消耗。
以下情况是预期且在本发明的范围内的，宽度为n位的功率控制总线110可具有多个(2ⁿ个)功率/速度配置设定值，其范围为从低功率和较慢响应时间到最快响应时间和较高功率使用。
参看图3，其描绘根据本发明另一特定实例实施例的图1的BOR电路的更详细的示意性框图。BOR电路104b可包括比较器220、比较器偏置电路222、可编程电压参考324和电源电压分压器226(例如电阻器网络)。电源电压分压器226可减小(划分)电源112在其输出处的电压值，且所述输出可耦合到比较器220的输入(-)。可编程电压参考324可耦合到比较器220的另一输入(+)，使得当电源112的经划分的电压值小于来自可编程电压参考324的电压时，BOR信号108(比较器220的输出)将改变逻辑电平，例如从低逻辑电平到高逻辑电平，或反之亦然。一旦BOR信号108改变逻辑电平，电子装置102就可起始欠电压复位程序序列，例如正运行程序的受控暂停。来自可编程电压参考324的特定参考电压值可经由宽度为n位的功率控制总线110由程序命令设定。根据本发明的教示，具有可编程参考电压值将允许使用不同的电源电压电平来对电子装置102供电且仍具有欠电压复位功能。
宽度为n位的功率控制总线110可用于控制BOR电路104b的操作特性(例如，操作速度和参考电压值)和功率消耗。当BOR电路104b与快速电子装置102一起操作时，BOR电路104b可经由宽度为n位的功率控制总线110以配置信号进行配置，以具有对改变的电压值的快速响应，例如，比较器220可由比较器偏置电路222偏置以用于较快操作。类似地，可编程电压参考324可以较高电流汲取偏置，例如以获得较大的电压精度和/或较低的驱动阻抗(较快的RC时间常数)。同样，电源电压分压器226可使用较低值电阻器以获得较低的驱动阻抗。此配置给予BOR电路104b对电源112欠电压条件的较快信号108输出响应，但具有相当的功率消耗增加。
当BOR电路104b与可处于低功率或休眠模式的电子装置102一起操作时，BOR电路104b可经由宽度为n位的功率控制总线110以配置信号进行配置以具有较低的功率消耗，且可具有对改变的电压值的较慢响应，例如，比较器220可由比较器偏置电路222偏置以用于较低功率操作。类似地，可编程电压参考324可以较低电流汲取和/或较低参考电压值偏置。同样，电源电压分压器226可使用较高值电阻器以实现来自电源112的较少的功率消耗。此较低功率配置导致BOR电路104b具有较低的功率消耗和/或在不同的可选电压电平下的欠电压复位。
预期且在本发明的范围内的是，宽度为n位的功率控制总线110可具有：多个(2ⁿ个)功率/速度/电压参考配置设定值，其范围为从低功率和较慢响应时间到最快响应时间和较高功率使用；以及另外，可选的欠电压复位电压电平。
参看图4，其描绘根据本发明又一特定实例实施例的图1的BOR电路的更详细的示意性框图。BOR电路104c可包括比较器220、比较器偏置电路222、可编程电压缓冲器424和电源电压分压器226(例如电阻器网络)。电源电压分压器226可减小(划分)电源112在其输出处的电压值，且所述输出可耦合到比较器220的输入(-)。可编程电压缓冲器424可耦合到比较器220的另一输入(+)，使得当电源112的经划分的电压值小于来自可编程电压缓冲器424的电压时，BOR信号108(比较器220的输出)将改变逻辑电平，例如从低逻辑电平到高逻辑电平，或反之亦然。一旦BOR信号108改变逻辑电平，电子装置102就可起始欠电压复位程序序列，例如正运行程序的受控暂停。可用可编程电压缓冲器424经由宽度为n位的功率控制总线110通过程序命令将外部参考电压428的值编程为所要的参考电压。根据本发明的教示，具有可编程参考电压值允许使用不同的电源电压电平来给电子装置102供电且仍具有欠电压复位功能。使用外部电压参考428可更具成本效益且/或允许BOR电路102的较低功率消耗。
宽度为n位的功率控制总线110可用于控制BOR电路104c的操作特性(例如，操作速度和参考电压值)和功率消耗。当BOR电路104c与快速电子装置102一起操作时，BOR电路104c可经由宽度为n位的功率控制总线110以配置信号进行配置，以具有对改变的电压值的快速响应，例如，比较器220可由比较器偏置电路222偏置以用于较快操作。类似地，可编程电压缓冲器424可以较高电流汲取偏置，例如以获得较大的电压精度和/或较低的驱动阻抗(较快的RC时间常数)。同样，电源电压分压器226可使用较低值电阻器以获得较低的驱动阻抗。此配置给予BOR电路104c对电源112欠电压条件的较快信号108输出响应，但具有相当的功率消耗增加。
当BOR电路104c与可处于低功率或休眠模式的电子装置102一起操作时，BOR电路104c可经由宽度为n位的功率控制总线110以配置信号进行配置以具有较低的功率消耗，且可具有对改变的电压值的较慢响应，例如，比较器220可由比较器偏置电路222偏置以用于较低功率操作。类似地，可编程电压缓冲器424可以较低电流汲取和/或较低参考电压值偏置。同样，电源电压分压器226可使用较高值电阻器以实现来自电源112的较少功率消耗。此较低功率配置导致BOR电路104c具有较低的功率消耗和/或在不同的可选电压电平下的欠电压复位。
以下情况是预期且在本发明的范围内的，宽度为n位的功率控制总线110可具有：多个(2ⁿ个)功率/速度/电压参考配置设定值，其范围为从低功率和较慢响应时间到最快响应时间和较高功率使用；以及另外，可选的欠电压复位电压电平。
以下情况是预期且在本发明的范围内的，可代替上文所提到的宽度为多位(n位)的功率控制总线110而使用串行功率控制总线，例如n＝1的单线总线，使得可从集成电路100上的电子装置102和/或外部编程源(例如，外部编程引脚(未图示))串行编程BOR 104的操作特性。串行功率控制总线和/或宽度为多位(n位)的功率控制总线110的实施可由数字集成电路电子设计中的且受益于本发明的教示的一般技术人员容易地完成。
虽然已参考本发明的实例实施例描绘、描述且界定了本发明的实施例，但此些参考并不暗示对本发明的限制，且不应推断有此限制。如所属领域的且受益于本发明的一般技术人员将想到，所揭示的标的物能够在形式和功能上具有相当多的修改、更改和均等物。所描绘并描述的本发明的实施例只是实例，且并非本发明的范围的穷举。