带温度补偿的低功耗上下电复位电路及复位装置的制作方法

1.本发明涉及芯片复位技术领域，尤其涉及一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路及复位装置。


背景技术：

2.随着芯片技术的高速发展，各种芯片也在各个领域的使用也越来越多，同时也对于芯片的复位功能也越来越重视。
3.传统的复位电路是基于 rc 充电网络实现的，在集成电路中电阻通常用长沟道的 pmos 管来实现，电容通常使用 mos 电容实现。或者把电源电压分压信号输入放大器来实现对电源电压的监控。分压信号的温度特性很大程度上影响了触发点电压的温度特性。常规的复位电路，没有温度补偿功能，其输出节点的电位随mos管工作温度增加线性下降，故其输出的触发电位随温度增加也线性下降，导致上电复位工作状态不稳定。传统的复位电路无法在电源电压上下电速度、芯片面积、复位电路功耗上做到兼顾。这种复位电路存在很大的缺陷，存在复位电压随工艺、温度造成电压值变化大的问题，即这种复位电路由于复位电压会随工艺、温度变化、电源电压上升或下降速度造成复位电路的复位准确性不高。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提出一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路及复位装置，旨在提高复位电路的复位准确性。
5.为实现上述目的，本发明提供一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路，所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路包括电源线、启动电路、正温度电流电路、复位电路、接地线和复位信号输出接口；所述启动电路、所述正温度电流电路和所述复位电路分别与所述电源线和所述接地线连接，所述启动电路、所述正温度电流电路、所述复位电路和所述复位信号输出接口依次连接，所述启动电路与所述复位电路连接；所述启动电路用于启动所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，所述正温度电流电路用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成正温度系数电流，所述复位电路用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成负温度系数电压，并基于所述正温度系数电流和所述负温度系数电压生成与温度无关的翻转电压，基于所述翻转电压输出复位信号。
6.可选地，所述启动电路包括第三pmos管、第四pmos管和第四nmos管；所述第三pmos管的源极与所述电源线连接，所述第三pmos管的栅极与所述正温度电流电路连接，所述第三pmos管的漏极与所述第四pmos管的栅极和所述第四nmos管的栅极连接，所述第四pmos管的栅极与所述复位电路连接，所述第四pmos管的源极与所述电源线连接，所述第四pmos管的漏极与所述正温度电流电路连接，所述第四nmos管的源极和漏极与所述接地线连接。
7.可选地，所述正温度电流电路包括第一控制电路和第二控制电路，所述第一控制电路包括第五pmos管、第六pmos管、第五nmos管和第六nmos管；所述第五pmos管的源极和所述第六pmos管的源极与所述电源线连接，所述第六pmos管的栅极分别与所述第六pmos管的漏极、所述第五pmos管的栅极、所述复位电路和所述第三pmos管的栅极连接，所述第五pmos管的漏极依次与所述第五nmos管的栅极和第五nmos管的漏极连接，所述第五nmos管的栅极分别与所述第四pmos管的漏极、所述复位电路和所述第六nmos管的栅极连接，所述第六nmos管的漏极与所述第六pmos管的漏极连接，所述第二控制电路与所述第五nmos管的源极和第六nmos管的源极连接。
8.可选地，所述第二控制电路包括第一三级管、第二三极管和第一电阻；所述第一三级管的发射极与所述第五nmos管的源极连接，所述第一三级管的集电极和基极与所述接地线连接，所述第一电阻的第一端与所述第六nmos管的源极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二三级管的发射极连接，所述第二三级管的集电极和基极与所述接地线连接，所述第一三级管和所述第二三极管包括pnp三级管。
9.可选地，所述正温度系数电流的计算公式为：i1=（vbe1-vbe2）/r1,其中，vbe1为所述第一三级管的导通电压，vbe2为所述第二三极管的导通电压，r1为所述第一电阻的阻值。
10.可选地，所述复位电路包括第三控制电路、第四控制电路和输出电路；所述第三控制电路包括第一pmos管、第二pmos管、第七pmos管和第八pmos管，所述第一pmos管的栅极与所述第四pmos管的栅极连接，所述电源线与所述第一pmos管的源极、所述第二pmos管的源极、所述第七pmos管的栅极、所述第七pmos管的源极和所述第八pmos管源极连接，所述第二pmos管的栅极与所述第六pmos管的栅极连接，所述第二pmos管的漏极分别与所述第八pmos管的栅极、所述第一pmos管的漏极和所述第四控制电路连接，所述第七pmos管的漏极和第八pmos管的漏极连接后分别与所述第四控制电路和所述输出电路连接。
11.可选地，所述第四控制电路包括第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管和第七nmos管；所述接地线与所述第一nmos管的源极、所述第二nmos管的源极和所述第七nmos管源极连接，所述第七nmos管的栅极和漏极与所述第二pmos管的漏极连接，所述第一nmos管的栅极分别与所述第二nmos管的栅极和所述第五nmos管的栅极连接，所述第一nmos管的漏极与所述第八pmos管的漏极连接，所述第二nmos管的漏极与所述第三nmos管的源极连接，所述第三nmos管的漏极与所述第八pmos管的漏极连接，所述第三nmos管的栅极与所述输出电路连接。
12.可选地，所述输出电路包括第一反相器和第二反向器；所述第一反相器的输入端与所述第八pmos管的漏极连接，所述第一反相器的输出端分别与所述第三nmos管的栅极和所述第二反向器的输入端连接，所述第二反向器的输出端与所述复位信号输出接口连接。
13.可选地，所述启动电路中的第三pmos管的宽长比小于所述正温度电流电路中的第六pmos管的宽长比，所述正温度电流电路中的第五pmos管的宽长比等于所述正温度电流电路中的第六pmos管的宽长比，所述正温度电流电路中的第五nmos管的宽长比等于所述正温度电流电路中的第六nmos管的宽长比。
14.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种复位装置，所述复位装置用于装载所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，所述复位装置包括电源开关和电路板，所述电源开关与所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路连接，所述电路板上设置所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路和所述电源开关。
15.本发明提供了一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路，该电路包括包括电源线、启动电路、正温度电流电路、复位电路、接地线和复位信号输出接口；所述启动电路、所述正温度电流电路和所述复位电路分别与所述电源线和所述接地线连接，所述启动电路、所述正温度电流电路、所述复位电路和所述复位信号输出接口依次连接，所述启动电路与所述复位电路连接；所述启动电路用于启动所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，所述正温度电流电路用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成正温度系数电流，所述复位电路用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成负温度系数电压，并基于所述正温度系数电流和所述负温度系数电压生成与温度无关的翻转电压，基于所述翻转电压输出复位信号。
16.通过正温度电流电路基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成正温度系数电流，并使电路启动后在复位电路基于正温度系数电流和负温度系数电压生成与温度无关的翻转电压，并最终输出与温度无关的复位信号。因为正温度系数电流为正温度系数，从而避免了现有技术中复位电压随工艺、温度造成电压值变化大的现象发生，通过负温度系数电压和正温度系数的正温度系数电流输出与温度无关的复位信号，进而可以保证复位电压的稳定性，提高了复位电路的复位准确性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1为本发明带温度补偿的低功耗上下电复位电路的结构框架示意图；图2为本发明带温度补偿的低功耗上下电复位电路的又一结构框架连接示意图；图3为本发明带温度补偿的低功耗上下电复位电路的第一电路连接示意图；图4为本发明带温度补偿的低功耗上下电复位电路的第二电路连接示意图；图5为本发明复位装置的一实物示意图。
19.附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
22.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
23.为了下述各实施例的描述清楚简洁，首先给出一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路的简要介绍：上电复位电路广泛应用于各种芯片及系统中，由于在芯片或者系统上电的过程中，电源电压在未达到正常工作电压的时候，电路的元器件或者逻辑门会处于非正常的状态或者发生非正常的逻辑翻转从而造成整个电路逻辑的混乱以至于系统不能正常启动工作。因此通过上电复位电路来确保整个电路上电过程的正确启动。下电复位电路是在芯片运行过程中电压突然跌落，这个时候芯片会出现很多不确定的现象，所以在这个时候需要将芯片复位，让它处于一个确定的状态，避免出现误操作带来意想不到的后果。上电或下电复位电路在电源上电或下电过程中一直保持输出有效复位电平 ( 低或高电平 )，直到电源电压上升或下降到系统规定的某一正常工作电压后复位信号翻转 ( 无效复位电平 )，完成上电或下电复位过程。复位信号翻转时的电源电压值分别称为“上电复位电压”和“下电复位电压”，一般上电复位电压会比下电复位电压高。而现有集成在芯片内部的上电复位电路复位电压随工艺、温度、电压变化很大；不能兼顾快上电和慢上电，而且功耗一般比较大或者面积比较大。现有上电复位电路一般只有上电复位，不带下（掉）电复位功能。以复位电压随工艺、温度、电压变化很大为例进行说明，假设现有芯片的复位翻转电压为1.7v，芯片实际应用时电源电压最低是1.8v，而由于温度及工艺影响造成芯片复位翻转电压超过了电源电压1.8v，进而造成芯片一直处于复位状态而无法脱离复位进入正常工作状态；同样由于温度及工艺影响造成芯片复位翻转电压低于芯片能正常工作的电压，比如复位翻转电压只有1.2v，造成芯片未达到工作状态进行复位进行达不到复位效果的问题；以及同一个复位电路无法兼顾快速上下电和缓慢上下电，在不同上下电速度下可能会出现以上类似的复位失效，进而为达到好的上下电性能需要较大功耗或者较大面积的问题。基于以上问题，本发明设计了一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路，且具有高电源抑制比，复位电压不会随温度、电压、工艺发生很大变化，提高了芯片的抗干扰能力，提高了电路的电压使用范围，尤其是提高了电路的最低使用电压，使芯片具备更宽广的应用范围；同时还解决了芯片使用时对上电速度的限制，降低了外部电路应用要求；电路本身是低功耗的且电路简单，降低了芯片本身的成本，也更符合节能应用的需求。通过以上电路提高了芯片的抗干扰能力，使芯片工作更稳定可靠，提高了电路的电压使用范围，尤其是提高了电路的最低使用电压，使芯片具备更宽广的应用范围；解决了芯片使用时对上电速度的限制，降低了外部电路应用要求；电路本身是低功耗的且电路简单，降低了芯片本身的成本，也更符合节能应用的需求。
24.本方案提出了一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路，该电路包括包括电源线、启动电路、正温度电流电路、复位电路、接地线和复位信号输出接口；所述启动电路、所述正温度电流电路和所述复位电路分别与所述电源线和所述接地线连接，所述启动电路、所述正温度电流电路、所述复位电路和所述复位信号输出接口依次连接，所述启动电路与所述复位电路连接；所述启动电路用于启动所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，所述正温度电流电路用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成正温度系数电流，所述复位电路用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成负温度系数电压，并基于所述正温度系数电流和所述负温度系数电压生成与温度无关的翻转电压，基于所述翻转电压输出复位信号。通过负温度系数电压和正温度系数的正温度系数
电流输出复位信号，避免了复位翻转电压随工艺、温度造成电压值变化大的现象发生，进而可以保证复位翻转电压的稳定性，达到提高复位电路的复位准确性。
25.本发明提出一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路。
26.在本发明一实施例中，如图1所示，图1为带温度补偿的低功耗上下电复位电路的结构框架示意图，该带温度补偿的低功耗上下电复位电路包括电源线vdd、启动电路10、正温度电流电路20、复位电路30、接地线gnd和复位信号输出接口40；所述启动电路10、所述正温度电流电路20和所述复位电路30分别与所述电源线vdd和所述接地线gnd连接，所述启动电路10、所述正温度电流电路20、所述复位电路30和所述复位信号输出接口40依次连接，所述启动电路10与所述复位电路30连接；所述启动电路10用于启动所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100，所述正温度电流电路20用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100生成正温度系数电流i1，所述复位电路30用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100生成负温度系数电压vthn，并基于所述正温度系数电流i1和所述负温度系数电压vthn生成与温度无关的翻转电压，基于所述翻转电压输出复位信号rst。
27.在本实施例中，通过以上电路连接方式，利用正温度电流电路20在带温度补偿的低功耗上下电复位电路100开启后产生正温度系数的电流和在复位电路30生成负温度系数电压vthn一起结合产生一个与温度无关的参考电压vref，进而通过该参考电压vref以及复位电路30的mos管进行输出控制（整个电路的具体控制流程见下文描述），正温度系数电流i1是指图3中的第一电流，第二电流是指图3中的第二电流，负温度系数电压是指vthn，与温度无关（零温度系数）电压(参考电压)vref即是指零温度系数电压，进而实现电路输出的复位信号与温度及工艺无关，复位信号是指输出的电平信号，进而实现对芯片进行复位的功能，通过输出的复位信号与温度及工艺无关进而提高了复位电路的复位准确性。
28.进一步的，在本技术带温度补偿的低功耗上下电复位电路又一实施例中，参照图2，图2为带温度补偿的低功耗上下电复位电路的又一结构框架连接示意图。对与每部分电路进行细致划分，进而根据每部分的划分对各部分的的元器件及连接关系进行进一步说明。参照图3，图3为带温度补偿的低功耗上下电复位电路的第一电路连接示意图，所述启动电路10包括第三pmos管pm3、第四pmos管pm4和第四nmos管nm4。
29.所述第三pmos管pm3的源极与所述电源线vdd连接，所述第三pmos管pm3的栅极与所述正温度电流电路20连接，所述第三pmos管pm3的漏极与所述第四pmos管pm4的栅极和所述第四nmos管nm4的栅极连接，所述第四pmos管pm4的栅极与所述复位电路30连接，所述第四pmos管pm4的源极与所述电源线vdd连接，所述第四pmos管pm4的漏极与所述正温度电流电路20连接，所述第四nmos管nm4的源极和漏极与所述接地线gnd连接。
30.在本实施例中，启动电路10通过图中a点的电压控制整个电路开启并在第三pmos管pm3的线路上产生第三电流，启动电路10中的pm3镜像正温度电流电路20中的pm6的电流，pm3电流为第三电流，nm4为nmos电容。pm3的漏极与pm4、pm1和nm4的栅极相连，相连点为a点，当电源电压vdd上升时，因为电容两端电压不会突变，且第三电流尚未产生，那a点电压为零，随着vdd上升，当a点电压和vdd的差值小于pm4和pm1的阈值电压vth时，pm4和pm1逐渐导通，c点和vref点的电压跟随vdd变化逐渐升高，nm5、nm6、nm1和nm2导通，nm6导通将pm6、pm5、pm3和pm2的栅极电压拉低，则pm6、pm5、pm3和pm2导通，这样第一、第二、第三电流产生
了，第三电流对nmos电容nm4充电，a点电压逐渐升高，最终等于vdd，这样pm4管和pm1管关闭，启动电路完成启动，最终整个电路正常工作。
31.进一步的，所述正温度电流电路20包括第一控制电路21和第二控制电路22，所述第一控制电路21包括第五pmos管pm5、第六pmos管pm6、第五nmos管nm5和第六nmos管nm6；所述第五pmos管pm5的源极和所述第六pmos管pm6的源极与所述电源线vdd连接，所述第六pmos管pm6的栅极分别与所述第六pmos管pm6的漏极、所述第五pmos管pm5的栅极、所述复位电路30和所述第三pmos管pm3的栅极连接，所述第五pmos管pm5的漏极依次与所述第五nmos管nm5的栅极和第五nmos管nm5的漏极连接，所述第五nmos管nm5的栅极分别与所述第四pmos管pm4的漏极、所述复位电路30和所述第六nmos管nm6的栅极连接，所述第六nmos管nm6的漏极与所述第六pmos管pm6的漏极连接，所述第二控制电路22与所述第五nmos管nm5的源极和第六nmos管nm6的源极连接。
32.具体的，所述第二控制电路22包括第一三级管q1、第二三极管q2和第一电阻r1；所述第一三级管q1的发射极与所述第五nmos管nm5的源极连接，所述第一三级管q1的集电极和基极与所述接地线gnd连接，所述第一电阻r1的第一端与所述第六nmos管nm6的源极连接，所述第一电阻r1的第二端与所述第二三级管q2的发射极连接，所述第二三级管q2的集电极和基极与所述接地线gnd连接，所述第一三级管q1和所述第二三极管q2包括pnp三级管。
33.具体的，所述正温度系数电流的计算公式为：i1=（vbe1-vbe2）/r1,其中，vbe1为所述第一三级管q1的导通电压，vbe2为所述第二三极管q2的导通电压，r1为所述第一电阻r1的阻值。
34.在本实施例中，整个电路中的正温度电流电路20存在简并点，需要启动电路10来脱离简并点，正温度电流电路20通过c点的电压导通第五nmos管nm5和第六nmos管nm6，进而通过拉低第六nmos管nm6的漏极端电位，导通第五pmos管pm5、第六pmos管pm6以及产生正温度系数电流i1，其正温度系数电流i1的计算公式如上，进而实现了正温度电流电路20产生正温度系数的正温度系数电流i1。在对三极管进行设计时，q1与q2的面积比值大于1：2（q1和q2的管子个数均为整数）建议比值为1：4，也可以是其他满足要求的比值。通过正温度电流电路20可以产生正温度系数电流i1，正温度系数电流i1=（vbe1-vbe2）/r1=δvbe/r1=v
t
*lnn/r1，其中n为q2与q1的面积比值，v
t
为热电压温度系数，该正温度系数电流i1是正温度系数的，随温度升高，电流变大。
35.进一步的，所述复位电路30包括第三控制电路31、第四控制电路32和输出电路33，所述第三控制电路包括第一pmos管pm1、第二pmos管pm2、第七pmos管pm7和第八pmos管pm8；所述第一pmos管pm1的栅极与所述第四pmos管pm4的栅极连接，所述电源线vdd与所述第一pmos管pm1的源极、所述第二pmos管pm2的源极、所述第七pmos管pm7的栅极、所述第七pmos管pm7的源极和所述第八pmos管源pm8极连接，所述第二pmos管pm2的栅极与所述第六pmos管pm6的栅极连接，所述第二pmos管pm2的漏极分别与所述第八pmos管pm8的栅极、所述第一pmos管pm1的漏极和所述第四控制电路32连接，所述第七pmos管pm7的漏极和第八pmos管pm8的漏极连接后分别与所述第四控制电路32和所述输出电路33连接。
36.具体的，所述第四控制电路32包括第一nmos管nm1、第二nmos管nm2、第三nmos管nm3和第七nmos管nm7；
所述接地线gnd与所述第一nmos管nm1的源极、所述第二nmos管nm2的源极和所述第七nmos管nm7源极连接，所述第七nmos管nm7的栅极和漏极与所述第二pmos管pm2的漏极连接，所述第一nmos管nm1的栅极分别与所述第二nmos管nm2的栅极和所述第五nmos管nm5的栅极连接，所述第一nmos管nm1的漏极与所述第八pmos管nm8的漏极连接，所述第二nmos管nm2的漏极与所述第三nmos管nm3的源极连接，所述第三nmos管nm3的漏极与所述第八pmos管pm8的漏极连接，所述第三nmos管nm3的栅极与所述输出电路33连接。
37.具体的，所述输出电路33包括第一反相器inv1和第二反向器in2；所述第一反相器inv1的输入端与所述第八pmos管pm8的漏极连接，所述第一反相器inv1的输出端分别与所述第三nmos管nm3的栅极和所述第二反向器inv2的输入端连接，所述第二反向器inv2的输出端与所述复位信号输出接口40连接。
38.在本实施例中，第一反相器inv1和第二反相器inv2可以为施密特反相器也可以为普通反相器，其区别在于施密特反相器因其工作原理造成反相的准确率更高。基于第七nmos管nm7的连接方式为二极管连接方式，即栅漏连接在一起，则vref点的电压等于nm7的栅源电压vgsn，当电路正常工作时，nm7是处于饱和状态的，则nm7的电流ids等于第二电流，若pm2与pm6的宽长比比值为m，则第二电流i2=m*i1，则可知ids=i2=m*i1ids=(1/2)μ
ncox
（w/l）*（vgsn-vthn）
²
（1）i2=m*i1=m*（vbe1-vbe2）/r1=m*δvbe/r1=m*v
t
*lnn/r1（2）由公式（1）和公式（2）可知m*v
t
*lnn/r1=(1/2)μ
ncox
（w/l）*（vgsn-vthn）
²
（3）其中，（vgsn-vthn）为过驱动电压，vthn为nm7的导通电压，(1/2)μ
ncox
（w/l）为导电因子，μn为载流子迁移率，c
ox
为单位栅电容大小，w/l为mos管的宽长比。基于公式（3）可知（4）（5）vref表达式（5）nm7的阈值电压vthn为负温度系数，vref表达式（5）的为正温度系数，通过设计合理值，可以使vref的值为零温度系数。
39.通过参考电压vref控制整个电路（实施例中整个电路是指带温度补偿的低功耗上下电复位电路）的输出复位信号的复位翻转电压不会受到工艺和温度影响，进而可以通过复位电压控制芯片复位的准确性。
40.进一步的，所述启动电路10中的第三pmos管pm3的宽长比小于所述正温度电流电路20中的第六pmos管pm6的宽长比，所述正温度电流电路20中的第五pmos管pm5的宽长比等于所述正温度电流电路20中的第六pmos管pm6的宽长比，所述正温度电流电路20中的第五nmos管nm5的宽长比等于所述正温度电流电路20中的第六nmos管nm6的宽长比。
41.在本实施例中，pm5和pm6的宽长比的比值为1：1，nm5和nm6的宽长比的比值为1：1；pm2、nm1和nm2均镜像正温度系数电流，分别形成第二电流、第四电流和第五电流，其中可以
设计pm2和pm6的宽长比的比值为大于1：1，一般为1：4或者其他满足要求的比值，nm1和nm5的宽长比的比值可以做得很小，这样镜像的电流很小，满足低功耗要求，比如1：80，nm2和nm5的宽长比的比值也可以做得很小，这样镜像的电流很小，满足低功耗要求，但要大于nm1和nm5的宽长比的比值，比如1：40。pm8和nm7根据上下电复位电压进行适当的取值。进而可以保证整个电路在低功耗的前提下，准确依据复位电压输出复位信号，进而保证了复位的准确性。
42.同样，流过pm7的电流是通过nm1或者nm2镜像nm5过来的，也是正温度系数的，pm7工作在三极管区，pm7的阈值电压|vthp|的温度系数也因为正温度系数电流的调节趋向于与温度无关。
43.整体电路的复位翻转电压vturn=vref+|vthp|+vx+vy=vref+|vthp| =vgsn+|vthp|，其中vx为pm2等效电阻带来的附加电压，vy为nm1、nm2和nm3等效电阻带来的附加电压，在低功耗应用中vx和vy可以忽略不计；由于vref（vgsn）是与温度无关的量，|vthp|是趋向于与温度无关的量，则复位翻转电压vturn也是基本上与温度无关的量，使得整个电路得到了温度补偿。
44.在又一实施例中，参照图4，图4为带温度补偿的低功耗上下电复位电路的第二电路连接示意图，与图3的区别在于，mos管多了一个管脚衬底，使pmos管的衬底接高电平端，nmos管的衬底接低电平端。由图可知，该参考电压vref连接到pm8的栅极控制pm8的导通，pm8的源极连接到电源线vdd，pm8的漏极连接到nm1和nm3组成的两个电阻串，两个nmos管电阻串连接到接地线gnd。pmos管的漏极连接到第一反相器inv1，该反相器可以是施密特反相器的输出控制nm3，第一反相器inv1再连接一个第二反相器inv1，通过该反相器最终输出复位信号。该复位电路的复位电压翻转点为参考电压vref+pmos管导通电压。该复位翻转电压不随温度、工艺、电源电压发生变化，不受上下电速度限制，拓宽了芯片的应用电压，降低了芯片功耗。
45.进一步的，基于以上带温度补偿的低功耗上下电复位电路图，对整个控制流程上电复位进行说明：第一阶段，在vdd刚开始上升启动电路工作时，vref点电压被pm1迅速拉高，跟随vdd变化，使pm8管在这段时间内关闭，而c点电压同样被pm4拉高，跟随vdd变化，c点电压升高使nm1和nm2随着电压上升导通，进而将b点电压拉为低（nm1导通，b点接地），则第一反相器inv1的输出电平为高，在nm2的导通前提下nm3导通，将b点电压拉到更低，高电平通过第二反相器inv2输出复位信号rst，此时rst信号为低，复位信号有效；第二阶段，随着正温度系数电流i1建立（c点电压升高使nm5和nm6随着电压上升导通，产生正温度系数电流i1），启动电路退出工作，第二电流也建立了，第二电流和nm7形成稳定的电压vref，nm7接成二极管形式（栅极和漏极接在一起），此时vref的电压为nm7的栅源电压vgsn；第三阶段，随着vdd电压继续升高，vdd-vgsn的值大于pm8的开启电压绝对值|vthp|，pm8打开，将b点电压拉高，达到inv1的翻转电压后上电复位完成，此时复位信号rst转变为高，而在上电复位完成后nm3处于关闭状态。由上可知，整个电路上电的复位翻转电压为vgsn+|vthp|+vx+vy，其中vx为pm2等效电阻带来的附加电压，vy为nm1、nm2和nm3等效电阻带来的附加电压。为了达到低功耗，各支路电流做到很小，比如正温度系数电流做到15na，第二电流做到60na，等效电阻越大，vx和vy越小，但vx和vy始终大于零。通过引入pm1管可以在上电时使vref电压迅速上升，使得在低功耗情况下依然能快速响应快速上电，本复位电路能兼顾快慢上电的原
因也在于无论以什么速度上电，上述过程都会发生，即通过引入pm1管让vref先跟随vdd变化再变为受正温度系数电流控制的vgsn，然后再打开pm8，保证快慢上电时rst信号在初始阶段均为低（即有效）。当vref电压变为受控的vgsn时，此时正温度系数电流已经产生，而与温度无关电流的电路与芯片中基准电压基准电流等电路类似，这也就意味着电源电压vdd上升到了芯片中基本电路能正常工作的电压，这也就保证了电路的复位翻转信号不会来得过早，避免了复位信号消失的过早而芯片无法正常工作。基于电流镜结构，该电路受电源电压变化影响很小。因为vdd上电达到稳定值后vref的电压值肯定会稳在vgsn，不受电源影响，这也是这种结构即使是低电压快上电最终都能复位完成后变为高电平，进入正常状态，避免低电压快上电一直处于复位状态无法脱离出来的现象。
46.对整个控制流程上电复位进行说明：当电源电压vdd下降到一定程度，vdd小于vgsn+|vthp|+vx+vy时，pm8关闭，b点电压被nm1拉低，第一反相器inv1的输出变高，nm3打开，nm2的这个第五电流通路形成，将b点电压拉的更低，经过两级反相器后输出变低，即rst从高变为低，电路输出复位信号，下电复位完成。通过加入nm2和nm3这个第五电流支路是为了保证下电复位电压低于上电复位电压，避免上下电过程中因为电源vdd不稳定带来的错误复位，增加电路的抗干扰能力，同时这个反馈也加快了下电复位速度。
47.基于正温度系数电流i1=（vbe0-vbe1）/r1是正温度系数的，而nm7的开启电压vthn7是负温度系数的，通过调节第二电流的大小和nm7的宽长比，可以使得vref点的电压如公式（5）所示是零温度系数的，几乎不受温度影响。而电路的复位翻转电压vturn=vref+|vthp|+vx+vy=vref+|vthp| =vgsn+|vthp|，在低功耗应用中vx和vy可以忽略不计；这减小了上下电复位电压的温度系数，使得整体电路的温度性能提升。整个电路的整体功耗主要决定于正温度系数电流，正温度系数电流可以做到很低且受工艺和电压影响小，电路的整体功耗可以做到100na，甚至更低。低功耗的同时可以快速响应快慢上下电速度，不受电源上下电速度限制。
48.本发明还提供一种复位装置，参照图5，图5为复位装置的一实物示意图。
49.本发明复位装置用于装载带温度补偿的低功耗上下电复位电路100，所述复位装置包括电源开关200和电路板300，所述电源开关200与所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100连接，所述电路板300上设置所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100和所述电源开关200。
50.在复位装置的又一实施例中，复位装置包括电源开关200和一个电路板300，电源开关200与带温度补偿的低功耗上下电复位电路100连接，并设置在电路板300上；在复位装置的又一实施例中，复位装置包括电源开关200和一个电路板300，电源开关200与带温度补偿的低功耗上下电复位电路100连接，并设置在电路板300外；在复位装置的又一实施例中，复位装置包括电源开关200和多个电路板300，电源开关200与带温度补偿的低功耗上下电复位电路100连接，并与带温度补偿的低功耗上下电复位电路100设置在不同的电路板300上；在复位装置的又一实施例中，复位装置包括电源开关200、电源装置和电路板300，所述电源装置、所述电源开关200和所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100依次连接，并设置在所述电路板300；在复位装置的又一实施例中，复位装置包括电源开关200、电源装置和多个电路板
300，所述电源装置、所述电源开关200和所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100依次连接，所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100设置在其中之一的所述电路板300，所述电源装置和所述电源开关200设置在其他的所述电路板300；在复位装置的又一实施例中，复位装置包括电源开关200、电源装置和多个电路板300，所述电源装置、所述电源开关200和所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100依次连接，所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路100和所述电源开关200设置在其中之一的所述电路板300，所述电源装置设置在其他的所述电路板300。
51.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还 包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、 方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
52.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
53.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路包括电源线、启动电路、正温度电流电路、复位电路、接地线和复位信号输出接口；所述启动电路、所述正温度电流电路和所述复位电路分别与所述电源线和所述接地线连接，所述启动电路、所述正温度电流电路、所述复位电路和所述复位信号输出接口依次连接，所述启动电路与所述复位电路连接；所述启动电路用于启动所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，所述正温度电流电路用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成正温度系数电流，所述复位电路用于基于启动的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成负温度系数电压，并基于所述正温度系数电流和所述负温度系数电压生成与温度无关的翻转电压，基于所述翻转电压输出复位信号。2.如权利要求1所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述启动电路包括第三pmos管、第四pmos管和第四nmos管；所述第三pmos管的源极与所述电源线连接，所述第三pmos管的栅极与所述正温度电流电路连接，所述第三pmos管的漏极与所述第四pmos管的栅极和所述第四nmos管的栅极连接，所述第四pmos管的栅极与所述复位电路连接，所述第四pmos管的源极与所述电源线连接，所述第四pmos管的漏极与所述正温度电流电路连接，所述第四nmos管的源极和漏极与所述接地线连接。3.如权利要求2所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述正温度电流电路包括第一控制电路和第二控制电路，所述第一控制电路包括第五pmos管、第六pmos管、第五nmos管和第六nmos管；所述第五pmos管的源极和所述第六pmos管的源极与所述电源线连接，所述第六pmos管的栅极分别与所述第六pmos管的漏极、所述第五pmos管的栅极、所述复位电路和所述第三pmos管的栅极连接，所述第五pmos管的漏极依次与所述第五nmos管的栅极和第五nmos管的漏极连接，所述第五nmos管的栅极分别与所述第四pmos管的漏极、所述复位电路和所述第六nmos管的栅极连接，所述第六nmos管的漏极与所述第六pmos管的漏极连接，所述第二控制电路与所述第五nmos管的源极和第六nmos管的源极连接。4.如权利要求3所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述第二控制电路包括第一三级管、第二三极管和第一电阻；所述第一三级管的发射极与所述第五nmos管的源极连接，所述第一三级管的集电极和基极与所述接地线连接，所述第一电阻的第一端与所述第六nmos管的源极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二三级管的发射极连接，所述第二三级管的集电极和基极与所述接地线连接，所述第一三级管和所述第二三极管包括pnp三级管。5.如权利要求4所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述正温度系数电流的计算公式为：i1=（vbe1-vbe2）/r1,其中，vbe1为所述第一三级管的导通电压，vbe2为所述第二三极管的导通电压，r1为所述第一电阻的阻值。6.如权利要求5所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述复位电路包括第三控制电路、第四控制电路和输出电路，所述第三控制电路包括第一pmos管、第二pmos管、第七pmos管和第八pmos管；
所述第一pmos管的栅极与所述第四pmos管的栅极连接，所述电源线与所述第一pmos管的源极、所述第二pmos管的源极、所述第七pmos管的栅极、所述第七pmos管的源极和所述第八pmos管源极连接，所述第二pmos管的栅极与所述第六pmos管的栅极连接，所述第二pmos管的漏极分别与所述第八pmos管的栅极、所述第一pmos管的漏极和所述第四控制电路连接，所述第七pmos管的漏极和第八pmos管的漏极连接后分别与所述第四控制电路和所述输出电路连接。7.如权利要求6所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述第四控制电路包括第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管和第七nmos管；所述接地线与所述第一nmos管的源极、所述第二nmos管的源极和所述第七nmos管源极连接，所述第七nmos管的栅极和漏极与所述第二pmos管的漏极连接，所述第一nmos管的栅极分别与所述第二nmos管的栅极和所述第五nmos管的栅极连接，所述第一nmos管的漏极与所述第八pmos管的漏极连接，所述第二nmos管的漏极与所述第三nmos管的源极连接，所述第三nmos管的漏极与所述第八pmos管的漏极连接，所述第三nmos管的栅极与所述输出电路连接。8.如权利要求7所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述输出电路包括第一反相器和第二反向器；所述第一反相器的输入端与所述第八pmos管的漏极连接，所述第一反相器的输出端分别与所述第三nmos管的栅极和所述第二反向器的输入端连接，所述第二反向器的输出端与所述复位信号输出接口连接。9.如权利要求1至8任一项所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，其特征在于，所述启动电路中的第三pmos管的宽长比小于所述正温度电流电路中的第六pmos管的宽长比，所述正温度电流电路中的第五pmos管的宽长比等于所述正温度电流电路中的第六pmos管的宽长比，所述正温度电流电路中的第五nmos管的宽长比等于所述正温度电流电路中的第六nmos管的宽长比。10.一种复位装置，其特征在于，所述复位装置用于装载权利要求1至9任一项的所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路，所述复位装置包括电源开关和电路板，所述电源开关与所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路连接，所述电路板上设置所述带温度补偿的低功耗上下电复位电路和所述电源开关。

技术总结
本发明涉及芯片复位技术领域，并公开了一种带温度补偿的低功耗上下电复位电路及复位装置，该电路包括电源线、启动电路、正温度电流电路、复位电路、接地线和复位信号输出接口；启动电路、正温度电流电路和复位电路分别与电源线和接地线连接，启动电路、正温度电流电路、复位电路和复位信号输出接口依次连接，启动电路与复位电路连接；启动电路用于启动带温度补偿的低功耗上下电复位电路，正温度电流电路用于基于启动的带温度补偿的低功耗上下电复位电路生成正温度系数电流，复位电路用于生成负温度系数电压，并基于正温度系数电流和负温度系数电压生成与温度无关的翻转电压，基于翻转电压输出复位信号。本发明提高了复位电路的复位准确性。准确性。准确性。


技术研发人员：陈质冉
受保护的技术使用者：湖南芯易德科技有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/8/1