TWI407128B - 數位電路及其電壓偵測電路 - Google Patents

Description

數位電路及其電壓偵測電路

本發明內容是有關於一種數位電路，且特別是有關於一種數位電路中之電壓偵測電路。

一般在數位電路(如：數位IC)中，均會使用序列邏輯電路對數位信號進行處理，例如：SR閂鎖器(SR latch)、正反器(flip flop)、...等等，且此類序列邏輯電路在運作時通常需要接收重置(reset)信號，藉以進行重置的動作。

上述重置信號的產生，通常可藉由電壓偵測電路對某一待測電壓(如：電壓源VDD)進行偵測，並在待測電壓變換至一定值時，由電壓偵測電路產生重置信號。

目前大多數的電子產品均朝向採用低耗電的電路設計，因此其中的操作電壓也都相當低，為此，上述電壓偵測電路中的操作電壓(如：參考電壓)亦必須設計成低電壓，才能符合需求。

然而，若是欲將上述電壓偵測電路中的操作電壓設計成低電壓的形式，則需要考慮現實情況，而無法將其設計得相當準確，如此使得電壓偵測電路無法準確地偵測到待測電壓或其所對應的低電壓，致使整體數位電路有可能發生誤動作的情形。

本發明內容之一目的是在提供一種電壓偵測電路，藉以有效地偵測外部低電壓。

本發明內容之另一目的是在提供一種數位電路，藉以使其中電壓偵測電路在偵測不同的外部低電壓時，可更有彈性地作調整。

本發明內容之一技術樣態係關於一種電壓偵測電路，其包含一輸入端、一分壓器以及一比較器。輸入端係用以經由電壓偵測電路外部之一分壓電路接收一待測電壓。分壓器係用以接收輸入端之電壓而產生一內部分壓。比較器係用以比較內部分壓以及一參考電壓。當內部分壓與參考電壓大致上相同時，比較器產生一比較信號。

本發明內容之另一技術樣態係關於一種數位電路，其包含一分壓電路、一電壓偵測電路以及一序列邏輯單元。分壓電路係用以對一待測電壓進行分壓，以產生一輸入電壓。電壓偵測電路係用以接收輸入電壓，並於輸入電壓大致上達到一預設值時產生一重置信號。電壓偵測電路包含一分壓器以及一比較器，其中分壓器係用以接收輸入電壓而產生一內部分壓。比較器係用以比較內部分壓以及一參考電壓。其中，當輸入電壓大致上達到預設值使得內部分壓與參考電壓大致上相同時，比較器產生一比較信號，且比較信號經處理而轉換為重置信號輸出。序列邏輯單元接收重置信號，並根據重置信號進行重置動作。

本發明內容之又一技術樣態係關於一種數位電路，其包含一分壓電路、一電壓偵測電路以及一序列邏輯單元。分壓電路係用以對一待測電壓進行分壓，以產生一輸入電壓。電壓偵測電路係用以接收輸入電壓，並於輸入電壓大致上達到一預設值時產生一重置信號。序列邏輯單元則是接收重置信號，並根據重置信號進行重置動作。此外，電壓偵測電路包含複數個電阻器、複數個一次可程式化元件以及一比較器。上述電阻器串聯耦接，而一次可程式化元件分別與電阻器串聯耦接，其中串聯耦接之電阻器和一次可程式化元件耦接於輸入電壓，並於電阻器和一次可程式化元件中任一耦接點產生一內部分壓。比較器則是用以比較內部分壓以及一參考電壓，其中當輸入電壓大致上達到預設值使得內部分壓與參考電壓大致上相同時，比較器產生一比較信號，且比較信號經處理而轉換為重置信號輸出。

根據本發明之技術內容，應用前述數位電路及其中電壓偵測電路，不僅有利於偵測不同的外部低電壓，使不同的電壓偵測更有彈性，而且更可準確且簡易地調校出所需的電壓偵測點。

第1圖係依照本發明實施例繪示一種數位電路的電路示意圖。數位電路100(如：數位IC)中包括分壓電路110、電壓偵測電路120(如：電壓偵測IC)以及序列邏輯單元130。分壓電路110對待測電壓(如：電壓源VDD)進行分壓之後產生相對應的輸入電壓V1。電壓偵測電路120藉由其輸入端X接收輸入電壓V1，並於輸入電壓V1隨著電壓源VDD改變而大致上達到一預設值時，根據所偵測到的輸入電壓V1產生重置(reset)信號RE。序列邏輯單元130則是接收重置信號RE，並根據重置信號RE進行重置動作。

在數位電路中，通常會使用上述序列邏輯單元130對數位信號進行處理，其中序列邏輯單元130可為SR閂鎖器(SR latch)、正反器(flip flop)、...等等，且為了確保序列邏輯單元130正常操作，故利用電壓偵測電路120來偵測操作電壓，並根據電路的運作情形，適時地輸出重置信號RE給序列邏輯單元130，使得序列邏輯單元130可藉此進行重置的動作，而避免誤動作發生。

在本實施例中，分壓電路110包括兩個串聯耦接的電阻器R1和R2，其中此兩串聯的電阻器R1和R2耦接於電壓源VDD和接地電壓VSS之間，且分別與電壓源VDD和接地電壓VSS耦接，而電阻器R1和R2的相接處則是耦接於電壓偵測電路120的輸入端X。

此外，電壓偵測電路120更可包括分壓器122、比較器124以及能帶間隙(bandgap)參考電壓產生器126。分壓器122係用以接收輸入電壓V1，並藉此產生相對應的內部分壓VX1，能帶間隙參考電壓產生器126係用以輸出參考電壓Vref，而比較器124則是用以比較內部分壓VX1和參考電壓Vref。

在本實施例中，分壓器122包括兩個串聯耦接的電阻器RX1和RX2，其中此兩串聯的電阻器RX1和RX2耦接於輸入端X和接地電壓VSS之間，且分別與輸入端X和接地電壓VSS耦接，而電阻器RX1和RX2的相接處則是耦接於比較器124的其中一個輸入端。

在一實施例中，分壓器122所具有的等效電阻係大於分壓電路110所具有的等效電阻。以上述實施例而言，分壓器122中電阻器RX1和RX2所形成的等效電阻，係大於分壓電路110中電阻器R1和R2所形成的等效電阻。如此一來，相對較大的電流會流往分壓電路110中的電流路徑，而較不會流向電壓偵測電路120，藉以減低對電壓偵測電路120的影響。

在操作上，由於電壓源VDD會在一預設範圍中變動，因此經由分壓電路110和分壓器122產生的輸入電壓V1和內部分壓VX1亦會隨之變動。當電壓源VDD變動至某一定值，使得輸入電壓V1達到某一預設值，且內部分壓VX1與參考電壓Vref大致上相同時，比較器124會藉此產生具高位準或低位準的比較信號CP，且比較信號CP可經由轉換電路(未繪示)處理，進而轉換為重置信號RE輸出至序列邏輯單元130。

舉例而言，電壓源VDD係於0～3.3V的預設範圍中變動，電阻器R1和R2的電阻值均為10K歐姆(Ω)，電阻器RX1和RX2的電阻值均為10M歐姆(Ω)，且參考電壓Vref約為0.5V。當電壓源VDD變動至2V時，輸入電壓V1為1V，且內部分壓VX1約為0.5V，此時內部分壓VX1與參考電壓Vref大致上相同，使得比較器124產生比較信號CP。

第2圖係繪示依照本發明另一實施例之一種電壓偵測電路的電路示意圖。相較於第1圖中的電壓偵測電路120，第2圖中的電壓偵測電路220同樣包括分壓器222、比較器224以及能帶間隙參考電壓產生器226。分壓器222係用以接收輸入電壓，並藉此產生相對應的內部分壓VX1，比較器224係用以比較內部分壓VX1和參考電壓Vref，而能帶間隙參考電壓產生器226則是用以輸出參考電壓Vref至比較器224。

此外，分壓器222除包括兩個串聯耦接的電阻器RX1和RX2之外，更包括兩個可供對分壓器222的等效電阻進行微調的一次可程式化元件(One-Time-Programmable，OTP)T1和T2，其分別與電阻器RX1和RX2串聯耦接，其中一次可程式化元件T1和T2可為保險絲或是金屬絲。

值得注意的是，上述分壓器222中電阻器和一次可程式化元件的數量或串聯耦接方式，並不以圖示為限，任何本領域具通常知識者可依照實際的設計需求作各種改變。換言之，內部分壓VX1可能於多個電阻器和多個一次可程式化元件耦接後的任一耦接點產生

由於積體電路(IC)通常會有程度不一的參數變異，例如上述實施例中內部分壓VX1與設計值有所誤差，而且如果這些電路參數變異過大，超過了積體電路的規格(例如5%的誤差)，在測試時就會被判定為不良品。因此，積體電路製造廠商常會需要微調一些上述的參數，用以提升製造良率(yield)。為此，使用上述一次可程式化元件T1和T2便可達到微調的功能，進而滿足此一需求。

具體而言，一般積體電路常使用的調整方法為雷射調整(laser trim)，其中雷射調整方法所使用的一次可程式化元件可為一小段金屬線段，而藉由高能量的雷射光將金屬線段作部分燒熔的動作，可藉此提高金屬線段的電阻值，將金屬線段製作成為相對應的電阻器，以微調所需的等效電阻。

是故，以第2圖中的電壓偵測電路220而言，當輸入至電壓偵測電路220的輸入電壓或能帶間隙參考電壓產生器226所產生的參考電壓Vref需求不同時，便可選擇性地對一次可程式化元件T1和T2作處理，藉以達到簡易且準確微調的目的。

除此之外，在另一實施例中，第1圖和第2圖中所述的電阻器RX1和RX2亦可藉由對一次可程式化元件進行處理而製成，且第1圖和第2圖中分壓器內的電阻器和一次可程式化元件，其數量並不以圖中所示為限，任何本領域具通常知識者在不脫離本發明之精神和範圍內，當可依照實際的設計需求作各種改變。

另外，第1圖和第2圖中分壓器內的電阻器和一次可程式化元件，其連接方式並不限於串聯相接，本領域具通常知識者亦可依實際需求將其作並聯相接。在另一實施例中，第1圖或第2圖中的分壓器內包含多個電阻器和一次可程式化元件，且這些電阻器和一次可程式化元件係以不同的串聯和並聯方式相互連接。

綜上所述，由於一般在製作類似上述實施例中的電壓偵測電路時，均是單純考慮改變能帶間隙參考電壓產生器所產生的電壓，例如：在能帶間隙參考電壓產生器產生電壓後，再將其轉換為所需的參考電壓，如此一來不僅需要再多設計一個轉換電路，增加成本，而且亦無法準確地設計出所需的低電壓。反觀上述本發明的實施例，僅藉由一分壓器來調整輸入電壓，以產生所需的內部分壓VX1，且分壓器的微調更可藉由簡易的雷射調整方法來進行，故此方式不但簡便，更可準確地設計出電壓偵測電路中所需的低電壓。

由上述本發明之實施例可知，應用前述數位電路及其中電壓偵測電路，不僅有利於偵測不同的外部低電壓，使不同的電壓偵測更有彈性，而且更可準確且簡易地調校出所需的電壓偵測點。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域具通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．數位電路

110．．．分壓電路

120、220．．．電壓偵測電路

130．．．序列邏輯單元

122、222．．．分壓器

124、224．．．比較器

126、226．．．能帶間隙參考電壓產生器

第1圖係依照本發明實施例繪示一種數位電路的電路示意圖。

第2圖係繪示依照本發明另一實施例之一種電壓偵測電路的電路示意圖。

100．．．數位電路

110．．．分壓電路

120．．．電壓偵測電路

130．．．序列邏輯單元

122．．．分壓器

124．．．比較器

126．．．能帶間隙參考電壓產生器

Claims (13)

1. 一種電壓偵測電路，包含：一輸入端，用以經由該電壓偵測電路外部之一分壓電路接收一待測電壓；一分壓器，用以接收該輸入端之電壓而產生一內部分壓，該分壓器包含：複數個電阻器，該些電阻器相互串聯並耦接於該輸入端，且該內部分壓係於該些電阻器中兩相鄰電阻器之相接處產生；以及至少一個一次可程式化元件，與該些電阻器其中至少一者串聯耦接；以及一比較器，用以比較該內部分壓以及一參考電壓；其中，當該內部分壓與該參考電壓大致上相同時，該比較器產生一比較信號。
2. 如請求項1所述之電壓偵測電路，其中該些電阻器中至少一者係藉由對一次可程式化元件進行處理而製成。
3. 如請求項1所述之電壓偵測電路，其中該些電阻器所形成之等效電阻係大於該電壓偵測電路外部之該分壓電路所具有之等效電阻。
4. 如請求項1所述之電壓偵測電路，更包含：一能帶間隙參考電壓產生器，用以輸出該參考電壓至該比較器。
5. 一種數位電路，包含：一分壓電路，用以對一待測電壓進行分壓，以產生一輸入電壓；一電壓偵測電路，用以接收該輸入電壓，並於該輸入電壓大致上達到一預設值時產生一重置信號，該電壓偵測電路包含：一分壓器，用以接收該輸入電壓而產生一內部分壓，該分壓器包含：複數個電阻器，該些電阻器相互串聯並耦接於該輸入端，且該內部分壓係於該些電阻器中兩相鄰電阻器之相接處產生；以及至少一個一次可程式化元件，與該些電阻器其中至少一者串聯耦接；以及一比較器，用以比較該內部分壓以及一參考電壓；其中，當該輸入電壓大致上達到該預設值使得該內部分壓與該參考電壓大致上相同時，該比較器產生一比較信號，且該比較信號經處理而轉換為該重置信號輸出；以及 一序列邏輯單元，接收該重置信號，並根據該重置信號進行重置動作。
6. 如請求項5所述之數位電路，其中該些電阻器中至少一者係藉由對一次可程式化元件進行處理而製成。
7. 如請求項5所述之數位電路，其中該些電阻器所形成之等效電阻係大於該分壓電路所具有之等效電阻。
8. 如請求項5所述之數位電路，其中該分壓器所具有之等效電阻係大於該分壓電路所具有之等效電阻。
9. 如請求項5所述之數位電路，更包含：一能帶間隙參考電壓產生器，用以輸出該參考電壓至該比較器。
10. 一種數位電路，包含：一分壓電路，用以對一待測電壓進行分壓，以產生一輸入電壓；一電壓偵測電路，用以接收該輸入電壓，並於該輸入電壓大致上達到一預設值時產生一重置信號，該電壓偵測 電路包含：複數個電阻器，該些電阻器相互串聯；複數個一次可程式化元件，分別與該些電阻器串聯耦接，其中串聯耦接之該些電阻器和該些一次可程式化元件耦接於該輸入電壓，並於該些電阻器和該些一次可程式化元件中任一耦接點產生一內部分壓；以及一比較器，用以比較該內部分壓以及一參考電壓；其中，當該輸入電壓大致上達到該預設值使得該內部分壓與該參考電壓大致上相同時，該比較器產生一比較信號，且該比較信號經處理而轉換為該重置信號輸出；以及一序列邏輯單元，接收該重置信號，並根據該重置信號進行重置動作。
11. 如請求項10所述之數位電路，其中該些電阻器和該些一次可程式化元件所形成之等效電阻係大於該分壓電路所具有之等效電阻。
12. 如請求項10所述之數位電路，更包含：一能帶間隙參考電壓產生器，用以輸出該參考電壓至該比較器。
13. 如請求項10所述之數位電路，其中該些一次可程 式化元件係為保險絲或是金屬絲。