專利名稱：啟動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置在主電路如帶隙基準(zhǔn)電壓電路中的啟動(dòng)電路，在啟動(dòng)時(shí)和異常操作期間工作，用于有效地啟動(dòng)和重新啟動(dòng)主電路。
背景技術(shù)：
直到現(xiàn)在，除非在啟動(dòng)電路時(shí)將特定信號施加于運(yùn)算放大器的反饋回路否則不能正常啟動(dòng)其操作的電路，如采用運(yùn)算放大器反饋的帶隙基準(zhǔn)電壓電路需要能夠可靠啟動(dòng)主電路的具有簡化電路結(jié)構(gòu)的啟動(dòng)電路。


圖1示出這類啟動(dòng)電路的典型電路。圖2示出由圖1所示作為典型的啟動(dòng)電路啟動(dòng)的主電路的帶隙基準(zhǔn)電壓電路的一個(gè)例子。
傳統(tǒng)啟動(dòng)電路10u由反相器INV1、INV2，與非門NA1，延遲電路D101和pMOS晶體管PT2、PT3構(gòu)成。反相器INV1、INV2和延遲電路D101的輸入側(cè)連接到節(jié)點(diǎn)ND2，而反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5連接到pMOS晶體管PT3的柵極。反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4和延遲電路D101的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND7連接到與非門NA1的輸入側(cè)。與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6連接到pMOS晶體管PT2的柵極。pMOS晶體管PT2、PT3的漏極分別作為輸出端OUT1和信號端SN1連接到端點(diǎn)Tn2和端點(diǎn)Tn3。端點(diǎn)Tn2和Tn3分別連接到作為下面將要說明的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的電壓監(jiān)測點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)n2和作為晶體管T101、T102和T103的公共柵極的節(jié)點(diǎn)n3。
參照圖2，帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u由運(yùn)算放大器OPA1，pMOS晶體管T101、T102和T103和以二極管結(jié)構(gòu)連接的npn晶體管B101、B102和B103構(gòu)成。晶體管T101、電阻器R101和以二極管結(jié)構(gòu)連接的晶體管B101串聯(lián)在電源電壓Vcc的電源線和基準(zhǔn)電壓的電源線之間，其中基準(zhǔn)電壓為地電位GND，而晶體管T102和以二極管結(jié)構(gòu)連接的晶體管B102串聯(lián)在電源電壓Vcc的電源線和地電位GND之間。晶體管T103、電阻器R102和晶體管B103串聯(lián)在電源電壓Vcc的電源線和地電位GND之間。
晶體管T101、T102和T103的柵極都連接到運(yùn)算放大器OPA1的輸出端n3。
運(yùn)算放大器OPA1的非反相輸入端(+)連接到節(jié)點(diǎn)n1，而其反相輸入端(-)連接到節(jié)點(diǎn)n2，其中，節(jié)點(diǎn)n1是晶體管T101和電阻器R101之間的連接點(diǎn)，并且節(jié)點(diǎn)n2是晶體管T102和晶體管B102之間的連接點(diǎn)。運(yùn)算放大器OPA1的輸出信號連接到晶體管T101、T102和T103的柵極。因此，反饋回路由運(yùn)算放大器OPA1形成，并且通過該反饋回路，控制晶體管T101、T102和T103的電流I1、I2和I3，從而節(jié)點(diǎn)n1和n2的電壓在常規(guī)操作期間彼此相等，這樣，在輸出端TOUT輸出與電源電壓Vcc和溫度沒有相依關(guān)系的穩(wěn)定電壓VOUT。
前面所述的是帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u執(zhí)行常規(guī)操作時(shí)的操作。然而，單獨(dú)采用帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u，也就是，采用不帶啟動(dòng)電路10u的帶隙基準(zhǔn)電壓電路，存在這樣的情況由于啟動(dòng)時(shí)的電壓上升變化，節(jié)點(diǎn)n1的電壓Vn1高于節(jié)點(diǎn)n2的電壓Vn2，即Vn1＞Vn2。在這種情況下，輸入到非反相輸入端(+)的信號電壓高于輸入到反相輸入端(-)的信號電壓，從而運(yùn)算放大器繼續(xù)輸出高電平信號，因此晶體管T101、T102和T103繼續(xù)關(guān)斷。在這種狀態(tài)下，帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u不能正常操作。
因此，通過啟動(dòng)電路10u強(qiáng)制性地使節(jié)點(diǎn)n2的電壓Vn2高于節(jié)點(diǎn)n1的電壓Vn1，以設(shè)置帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的正常操作狀態(tài)，其中期間晶體管T101、T102和T103處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u處于正常操作狀態(tài)時(shí)，晶體管T101、T102和T103退出關(guān)斷狀態(tài)。
在圖1所示的啟動(dòng)電路10u中，在待機(jī)狀態(tài)(操作停止)下處于高電平且在供電狀態(tài)下處于低電平的待機(jī)信號STB輸入到啟動(dòng)電路10u的輸入端IN1。當(dāng)待機(jī)信號STB處于高電平時(shí)，反相器INV2的輸出端ND4處于低電平，而延遲電路D101的輸出端ND7在穩(wěn)定操作狀態(tài)下處于高電平。因此，與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6的電壓處于高電平。pMOS晶體管PT2因而關(guān)斷，同時(shí)pMOS晶體管PT2的漏極-源極電流路徑處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。同時(shí)，待機(jī)信號STB處于高電平，從而反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5處于低電平，pMOS晶體管PT3處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，信號端SN1處于高電平。帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的晶體管T101、T102和T103關(guān)斷，從而將電流提供給晶體管T103的源極，然而，在輸出端TOUT不輸出恒定電壓。
當(dāng)輸入到輸入端IN1的信號電壓從高電平變至低電平時(shí)，反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5變到高電平以關(guān)斷pMOS晶體管PT3，從而帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的節(jié)點(diǎn)n3的電位是運(yùn)算放大器OPA1的輸出電壓。另一方面，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4變到高電平，而延遲電路D101的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND7在延遲時(shí)間Δtd內(nèi)變到高電平。從而，與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6的電位變到低電平。因此，pMOS晶體管PT2導(dǎo)通，從而端點(diǎn)OUT1變到高電平。這就強(qiáng)制性地將節(jié)點(diǎn)n2的電位拉高到接近Vcc電平。由于施加于運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端(-)的電壓變到低電平，因此運(yùn)算放大器OPA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)n3變到低電平，從而導(dǎo)通三個(gè)晶體管T101、T102和T103。在延遲時(shí)間Δtd之后，延遲電路D101的輸出變到低電平，從而與非門NA1的輸出節(jié)點(diǎn)ND6處于高電平，因此pMOS晶體管PT2的柵極處于高電平。這就關(guān)斷pMOS晶體管PT2以將啟動(dòng)電路與帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u隔離，從而允許帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u單獨(dú)啟動(dòng)操作。
通過上述控制，其中晶體管PT3在啟動(dòng)電路之后通過啟動(dòng)電路10u關(guān)斷并且晶體管PT2在特定預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通然后關(guān)斷的，上述傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u在電路操作停止期間可以正常啟動(dòng)而與節(jié)點(diǎn)n1和n2的電壓無關(guān)。需要注意的是，如果晶體管PT2繼續(xù)導(dǎo)通，由運(yùn)算放大器OPA1構(gòu)成的反饋回路不能正常操作，從而運(yùn)算放大器OPA1不能控制晶體管T101、T102和T103。因此，產(chǎn)生控制信號S1，按延遲電路D101的延遲時(shí)間控制晶體管PT2的導(dǎo)通時(shí)間。
在圖1所示的傳統(tǒng)啟動(dòng)電路10u中，信號S1的信號電平轉(zhuǎn)換不是在確認(rèn)帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的操作狀態(tài)之后執(zhí)行的，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置延遲時(shí)間，因此，轉(zhuǎn)換時(shí)間不一定設(shè)為最優(yōu)值。如果該轉(zhuǎn)換時(shí)間太長，帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的啟動(dòng)時(shí)間比所需時(shí)間長，從而惡化啟動(dòng)特性。相反，如果轉(zhuǎn)換時(shí)間太短，則啟動(dòng)電路10u在節(jié)點(diǎn)n2的電壓Vn2變得足夠高之前停止，從而存在帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u不能正常啟動(dòng)的可能性。該啟動(dòng)電路10u并不完全令人滿意，因?yàn)樗枰牡脑O(shè)計(jì)同時(shí)易于受到制造容限變化和電路操作條件變化的影響。
為克服圖1的啟動(dòng)電路10u的固有問題，本受讓人已提出一種啟動(dòng)電路，其中，啟動(dòng)電路在確認(rèn)帶隙基準(zhǔn)電壓電路工作穩(wěn)定之后與帶隙基準(zhǔn)電壓電路隔離，而不依賴于延遲時(shí)間，該電路公開于日本公開專利公報(bào)2000-267749。在該公開專利公報(bào)中公開的啟動(dòng)電路如圖3所示。
圖3所示的啟動(dòng)電路10v由pMOS晶體管PT1、PT2、PT3，nMOS晶體管NT1，反相器INV1、INV2和與非門NA1構(gòu)成。
pMOS晶體管PT1和nMOS晶體管NT1串聯(lián)在電源電壓Vcc的電源線和地電位GND之間。晶體管PT1的柵極連接到信號端SN1，而晶體管NT1的柵極連接到輸入端IN1。晶體管PT1和NT1的漏極的連接點(diǎn)連接到節(jié)點(diǎn)ND1。反相器INV1的輸入端連接到節(jié)點(diǎn)ND2，而反相器INV2的輸入端連接到節(jié)點(diǎn)ND1。與非門NA1的兩個(gè)輸入端連接到反相器INV1和INV2的輸出端。晶體管PT2的柵極連接到與非門NA1的輸出端，而其源極和漏極分別連接到電源電壓Vcc的電源線和輸出端OUT1。晶體管PT3的柵極連接到反相器INV1的輸出端，而其源極和漏極分別連接到電源電壓Vcc的電源線和信號端SN1。如同圖1所示的啟動(dòng)電路10u，輸出端OUT1連接到主電路中的例如圖2的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u中的操作節(jié)點(diǎn)n2，該節(jié)點(diǎn)需要瞬時(shí)增壓以進(jìn)行啟動(dòng)，而信號端SN1連接到操作節(jié)點(diǎn)n3，該節(jié)點(diǎn)在操作停止期間固定為電源電壓Vcc的電壓，并且需要在啟動(dòng)操作時(shí)從電源電壓Vcc降至足以導(dǎo)通pMOS晶體管T101、T102和T103的電壓。
圖4是示出圖3所示的啟動(dòng)電路10v的啟動(dòng)操作的時(shí)序圖?，F(xiàn)在參照圖4和3以及代表主電路的圖2所示的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u，對圖3所示的啟動(dòng)電路10v的操作進(jìn)行說明。
參照圖4A，在待機(jī)(操作停止)期間處于高電平且在從時(shí)間t0開始的啟動(dòng)操作時(shí)變至低電平的待機(jī)信號STB施加于啟動(dòng)電路10v的輸入端IN1。
在待機(jī)狀態(tài)下，輸入端IN1的節(jié)點(diǎn)ND2的電位處于高電平，從而反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5處于低電平。由于晶體管NT1導(dǎo)通，因此節(jié)點(diǎn)ND1處于低電平，如地電位GND的電平。由于根據(jù)反相器INV1和INV2的輸出信號，與非門NA1的輸出端保持在高電平，因此晶體管PT2處于關(guān)斷狀態(tài)。另一方面，由于晶體管PT3的柵極處于低電平，因此晶體管PT3導(dǎo)通，從而信號端SN1保持在高電平，例如接近電源電壓Vcc。
如果待機(jī)信號STB如圖4A所示，在時(shí)間t0從高電平變至低電平，反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5的電位如圖4B所示，從待機(jī)信號STB的衰減開始以輕微的時(shí)間滯后(在時(shí)間t1)從低電平變至高電平，。這就關(guān)斷晶體管PT3。然而，只要沒有在信號端SN1提供任何新信號，信號端SN1就保持在高電平。
當(dāng)待機(jī)信號STB處于低電平時(shí)，晶體管NT1從導(dǎo)通狀態(tài)變至關(guān)斷狀態(tài)。然而，由于信號端SN1保持在高電平，因此晶體管PT1同時(shí)關(guān)斷，從而節(jié)點(diǎn)ND1處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。因此，節(jié)點(diǎn)ND1的電壓沒有變化且保持在低電平，如圖4C所示。
由于此時(shí)與非門NA1的兩個(gè)輸入端均處于高電平，因此與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6保持在低電平，如圖4E所示。這就導(dǎo)通晶體管PT2，從而將啟動(dòng)電流IST提供給輸出端OUT1。響應(yīng)從輸出端OUT1提供的電流IST，例如，圖2所示的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u開始其操作。圖4G示出相對于節(jié)點(diǎn)n1的電壓Vn1和節(jié)點(diǎn)n2的電壓Vn2的運(yùn)算放大器OPA1的輸出電壓，即節(jié)點(diǎn)n3的電壓。當(dāng)節(jié)點(diǎn)n2的電壓Vn2上升時(shí)，節(jié)點(diǎn)n3的電壓，即信號端SN1的電壓開始降低，如圖4G所示。與之相伴，pMOS晶體管PT1的源極-漏極電阻開始下降，從而從時(shí)間點(diǎn)t2開始節(jié)點(diǎn)ND1的電位增高，如圖4C所示。
當(dāng)節(jié)點(diǎn)ND1的電壓超過反相器INV2的邏輯閾值V1時(shí)，反相器INV2的輸出端的電壓在時(shí)間點(diǎn)t3從高電平變至低電平，如圖4D所示。然后，在相對于時(shí)間點(diǎn)t3略微延遲的時(shí)間點(diǎn)t4，與非門NA1的輸出端的電位從低電平變至高電平，如圖4E所示。這就關(guān)斷pMOS晶體管PT2，從而降低帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的節(jié)點(diǎn)n2的電位Vn2，如圖4F所示。在運(yùn)算放大器OPA1的反相輸入端的電位Vn2與其非反相輸入端的電位Vn1處于相同電平的時(shí)間點(diǎn)(時(shí)間點(diǎn)t5)，恢復(fù)通過運(yùn)算放大器OPA1的操作產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的常規(guī)操作(參見圖4G和4H)。
因此，采用圖3所示的啟動(dòng)電路10v，啟動(dòng)電路10v的操作在確認(rèn)帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的電壓監(jiān)測點(diǎn)的電壓具有預(yù)設(shè)值之后結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)可靠的啟動(dòng)操作。
同時(shí)，采用圖3所示的啟動(dòng)電路10v，通過在啟動(dòng)操作的時(shí)候?qū)⒃陔娐凡僮魍Ｖ蛊陂g處于高電平且在啟動(dòng)電路操作時(shí)處于低電平的待機(jī)信號STB施加于啟動(dòng)電路10v，實(shí)現(xiàn)上述啟動(dòng)操作。
然而，在主電路如帶隙基準(zhǔn)電壓電路中，可能出現(xiàn)在加電時(shí)沒有啟動(dòng)常規(guī)操作或者主電路的操作在其常規(guī)操作期間由于某種原因而停止這一現(xiàn)象。
圖5是示出該操作狀態(tài)的時(shí)序圖。圖5A示出施加于端點(diǎn)IN1的待機(jī)信號STB。待機(jī)信號在啟動(dòng)之后保持在低電平。因此，反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5的電位處于高電平。因?yàn)閚MOS晶體管NT1關(guān)斷從而源極-漏極電流路徑的阻抗高，所以nMOS晶體管NT1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND1的電位處于高電平，如圖5C所示。因此，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于低電平，如圖5D所示，而與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6處于高電平，如圖5E所示。在這種狀態(tài)下，pMOS晶體管PT2和PT3均關(guān)斷，并且圖2所示的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的節(jié)點(diǎn)n1、n2和n3的電位處于常規(guī)狀態(tài)，如圖5F和5G所示，輸出電壓VOUT為預(yù)設(shè)恒定電壓，如圖5H所示。
如果在該正常操作狀態(tài)下，晶體管T101和T102由于某種原因在時(shí)間t10操作異常，從而在帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的運(yùn)算放大器OPA1的非反相輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)n1的電壓與反相輸入側(cè)節(jié)點(diǎn)n2的電壓之間產(chǎn)生差異，如圖5F所示，節(jié)點(diǎn)n2的電位低于節(jié)點(diǎn)n1，則運(yùn)算放大器OPA1的偏差電壓放大到作為最大電壓的電源電壓Vcc的附近。晶體管T101到T103因而關(guān)斷，從而不執(zhí)行運(yùn)算放大器OPA1的反饋，因此輸出電壓VOUT不是恒定電壓，如圖5H所示。
如果帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u處于該異常狀態(tài)，則啟動(dòng)電路10v不能對帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u產(chǎn)生任何作用，因?yàn)閜MOS晶體管PT2和PT3處于關(guān)斷狀態(tài)。
也就是，當(dāng)主電路一旦啟動(dòng)之后陷入異常操作狀態(tài)時(shí)，通過待機(jī)信號STB僅在啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)操作的傳統(tǒng)啟動(dòng)電路再次不能執(zhí)行啟動(dòng)操作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種啟動(dòng)電路，它不僅具有圖3所示的啟動(dòng)電路保證快速啟動(dòng)主電路如帶隙基準(zhǔn)電壓電路而不依賴于預(yù)設(shè)延遲時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，而且即使主電路由于某種原因不能執(zhí)行常規(guī)操作，或者主電路一旦啟動(dòng)之后停止其操作，也能夠重新啟動(dòng)主電路。
本發(fā)明提供一種用于主電路的啟動(dòng)電路，它連接到主電路的預(yù)設(shè)電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和預(yù)設(shè)電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，包括啟動(dòng)信號提供部件，接收在啟動(dòng)時(shí)其電壓以雙電平方式從待機(jī)電平變至啟動(dòng)電平的待機(jī)信號，當(dāng)待機(jī)信號處于待機(jī)電平時(shí)，提供用于停止主電路操作的停止信號，并且當(dāng)待機(jī)信號從待機(jī)電平變至啟動(dòng)電平時(shí)，將啟動(dòng)信號提供給主電路的電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并且停止提供停止信號；啟動(dòng)控制部件，用于當(dāng)待機(jī)信號處于啟動(dòng)電平并且主電路的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，停止提供啟動(dòng)信號；以及重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件，用于當(dāng)待機(jī)信號處于啟動(dòng)電平且主電路的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓從預(yù)設(shè)值變至異常值時(shí)，將重新啟動(dòng)信號提供給主電路的電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
在本發(fā)明的啟動(dòng)電路中，如果主電路不能啟動(dòng)其常規(guī)操作，或者如果一直正常操作的主電路由于某種原因而停止操作，主電路的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓具有異常值。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件來將重新啟動(dòng)信號提供給主電路的電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，以重新啟動(dòng)主電路。當(dāng)電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，重新啟動(dòng)信號停止，從而主電路處于常規(guī)操作模式。
通過閱讀如圖所示的本發(fā)明實(shí)施例，本發(fā)明的其他目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。
附圖簡述圖1是示出傳統(tǒng)啟動(dòng)電路的一個(gè)例子的電路圖；圖2是示出帶隙基準(zhǔn)電壓電路的一個(gè)例子的電路圖；圖3是示出另一傳統(tǒng)啟動(dòng)電路的一個(gè)例子的電路圖；圖4A到4H是示出圖3所示的啟動(dòng)電路的啟動(dòng)操作的時(shí)序圖；圖5A到5H是示出在停止圖3所示的啟動(dòng)電路的電路操作之后圖3的啟動(dòng)電路的各個(gè)組成部分的電壓變化的時(shí)序圖；圖6是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的功能方框圖；圖7是示出本發(fā)明第二實(shí)施例的電路圖；圖8是示出本發(fā)明第三實(shí)施例的電路圖；圖9是示出本發(fā)明第四實(shí)施例的比較實(shí)施例的電路圖；圖10是示出本發(fā)明第五實(shí)施例的電路圖；圖11是示出本發(fā)明第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路與帶隙基準(zhǔn)電壓電路相結(jié)合的一個(gè)實(shí)施例的電路圖；圖12A到12G是示出圖11所示的電路在停止操作之后各個(gè)組成部分的電壓變化的時(shí)序圖。
最佳實(shí)施方式參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。
<第一實(shí)施例>
圖6是示出本發(fā)明第一實(shí)施例的功能方框圖。本實(shí)施例的啟動(dòng)電路10由啟動(dòng)信號提供部件11、啟動(dòng)控制部件12和重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件13構(gòu)成。連接到啟動(dòng)電路10的主電路20包括電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)21、電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)22和輸出端TOUT。
啟動(dòng)信號提供部件11響應(yīng)在啟動(dòng)時(shí)其電壓在兩個(gè)電平即待機(jī)電平和啟動(dòng)電平之間變化的待機(jī)信號STB，當(dāng)待機(jī)信號STB處于待機(jī)電平時(shí)，提供用于停止主電路20的操作的停止信號，并且當(dāng)待機(jī)信號從待機(jī)電平變至啟動(dòng)電平時(shí)，將啟動(dòng)信號提供給主電路20的電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)22，以及停止提供停止信號。
如果在待機(jī)信號達(dá)到啟動(dòng)電平之后主電路20的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)21的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值，啟動(dòng)控制部件12使啟動(dòng)信號提供部件11停止提供啟動(dòng)信號。
如果在待機(jī)信號達(dá)到啟動(dòng)電平狀態(tài)之后主電路20的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)21的電壓從預(yù)設(shè)值變至異常值，重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件13通過啟動(dòng)信號提供部件11將重新啟動(dòng)信號發(fā)送到主電路20的電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)22。
因此，如果在待機(jī)信號從待機(jī)電平變至啟動(dòng)電平之后，主電路20尚未啟動(dòng)常規(guī)操作，或者一直正常操作的主電路20由于某種原因而停止其操作，則主電路20的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)21的電壓具有異常值。因此，驅(qū)動(dòng)重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件13以將重新啟動(dòng)信號發(fā)送到電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)22以重新啟動(dòng)主電路20。當(dāng)主電路20的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)21的電壓達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件13對此進(jìn)行檢測以停止重新啟動(dòng)信號。然后，主電路20處于正常操作狀態(tài)以在輸出端TOUT輸出預(yù)定電壓。
<第二實(shí)施例>
圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10a。該啟動(dòng)電路包括形成啟動(dòng)信號提供部件11的反相器INV1、與非門NA1和pMOS晶體管PT2、PT3；形成啟動(dòng)控制部件12的pMOS晶體管PT1、nMOS晶體管NT1和反相器INV2；以及形成重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件13的nMOS晶體管NT2。
為實(shí)現(xiàn)低功耗的電路，上述晶體管為場效應(yīng)晶體管，特別是MOS(metaloxide semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體)場效應(yīng)晶體管。
晶體管PT1和NT1串聯(lián)在電源電壓Vcc的供電線與地電位GND之間。晶體管PT1的柵極連接到信號端SN1，而晶體管NT1的柵極連接到輸入端IN1。晶體管PT1和NT1的漏極相互連接，并且連接到節(jié)點(diǎn)ND1。反相器INV1的輸入端連接到輸入端IN1，而反相器INV2的輸入端連接到節(jié)點(diǎn)ND1。與非門NA1的兩個(gè)輸入端連接到反相器INV1和INV2的輸出端。晶體管PT2的柵極連接到與非門NA1的輸出端，而其源極和漏極分別連接到電源電壓Vcc的電源線和輸出端OUT1。晶體管PT3的柵極連接到反相器INV1的輸出端，而其源極和漏極分別連接到電源電壓Vcc的的電源線和信號端SN1。nMOS晶體管NT2的漏極-源極電流路徑連接在節(jié)點(diǎn)ND1和地電位GND之間，而其柵極連接到信號端SN1。
采用上述啟動(dòng)電路10a，用于分別在高電平和低電平停止和啟動(dòng)操作的待機(jī)信號STB提供給輸入端IN1，而節(jié)點(diǎn)n2作為用于啟動(dòng)主電路如參照圖2所述的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的瞬時(shí)增壓點(diǎn)連接到輸出端OUT1。啟動(dòng)電路10a的信號端SN1連接到節(jié)點(diǎn)n3，它是主電路操作停止期間其電壓固定在電源電壓Vcc且當(dāng)主電路工作時(shí)其電壓從電源電壓Vcc降至足以導(dǎo)通pMOS晶體管PT1的點(diǎn)。
現(xiàn)在說明啟動(dòng)時(shí)候的啟動(dòng)電路10a的操作。
分別在待機(jī)期間(電路操作停止期間)和啟動(dòng)操作之后變到高電平和低電平的待機(jī)信號STB提供給啟動(dòng)電路10a的輸入端。
在待機(jī)狀態(tài)下，輸入端IN1的節(jié)點(diǎn)ND2的電位處于高電平，從而反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5處于低電平。由于晶體管NT1導(dǎo)通，因此節(jié)點(diǎn)ND1處于低電平，例如地電位GND的電平。響應(yīng)反相器INV1、INV2的輸出信號，與非門NA1的輸出端保持在高電平，從而晶體管PT2關(guān)斷。另一方面，由于晶體管PT3的柵極處于低電平，因此晶體管PT3導(dǎo)通，從而信號端SN1保持在高電平，即接近于電源電壓Vcc的電平。此時(shí)，pMOS晶體管PT1由于柵極電位處于高電平而關(guān)斷，而nMOS晶體管NT2導(dǎo)通。
當(dāng)待機(jī)信號STB從高電平變至低電平時(shí)，反相器INV1的輸出節(jié)點(diǎn)ND5的電位從待機(jī)信號STB的衰減開始以輕微的時(shí)間滯后，從低電平變至高電平。這就關(guān)斷晶體管PT3。然而，只要沒有在信號端SN1提供任何新信號，信號端SN1保持在高電平。
如上所述，當(dāng)待機(jī)信號STB變到低電平時(shí)，晶體管NT1從導(dǎo)通狀態(tài)變至關(guān)斷狀態(tài)，而信號端SN1保持在高電平，從而晶體管PT1同時(shí)關(guān)斷。另一方面，由于信號端SN1繼續(xù)處于高電平，因此晶體管NT2導(dǎo)通，從而其源極-柵極電流路徑的阻抗低，因此節(jié)點(diǎn)ND1的電壓沒有變化并且保持在低電平。
此時(shí)，與非門NA1的兩個(gè)輸出端處于高電平，從而與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6保持在低電平。這就導(dǎo)通晶體管PT2，從而將啟動(dòng)電流IST提供給輸出端OUT1。響應(yīng)從輸出端OUT1提供的電流IST，主電路例如帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u啟動(dòng)其操作。當(dāng)主電路20處于穩(wěn)定操作狀態(tài)時(shí)，信號端SN1的電壓例如帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的節(jié)點(diǎn)n3的電壓開始降低。因此，pMOS晶體管PT1的源極-漏極電阻開始降低，同時(shí)nMOS晶體管NT2的源極-漏極電阻開始增大。這就提高節(jié)點(diǎn)ND1的電位。在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，反相器INV2的輸出端ND4從高電平變至低電平，從而與非門NA1的輸出端從低電平變至高電平。這就關(guān)斷pMOS晶體管PT2，從而主電路例如帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u返回到其正常操作。
下面說明在待機(jī)信號STB保持在低電平的情況下一直正常操作的主電路由于某種原因而停止操作時(shí)的啟動(dòng)電路10a的操作。
首先，當(dāng)待機(jī)端IN1處于低電平并且主電路正常操作時(shí)，節(jié)點(diǎn)ND2和ND5分別處于低電平和高電平。信號端SN1連接到電壓值降至足以導(dǎo)通pMOS晶體管PT1的節(jié)點(diǎn)n3。因此，在主電路的正常操作期間節(jié)點(diǎn)ND3的電壓值降至足以導(dǎo)通pMOS晶體管PT1。此時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)ND5處于高電平，因此pMOS晶體管PT3關(guān)斷。
另一方面，節(jié)點(diǎn)ND3處于低電平，從而pMOS晶體管PT1導(dǎo)通，而nMOS晶體管NT1關(guān)斷。節(jié)點(diǎn)ND3的電壓作為nMOS晶體管NT2的柵極電壓處于低電平，從而nMOS晶體管NT2的柵極-源極電流路徑的電壓Vgs比柵極電壓處于高電平時(shí)小，因此工作范圍為晶體管NT2的導(dǎo)通電阻顯得較大，其中，節(jié)點(diǎn)ND1處于高電平。結(jié)果，與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6處于高電平，從而pMOS晶體管PT2關(guān)斷。
如果在待機(jī)信號STB保持在低電平的情況下一直正常操作的主電路由于某種原因而停止操作，輸出端IN1的節(jié)點(diǎn)ND2繼續(xù)處于低電平，而反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5繼續(xù)處于高電平，從而pMOS晶體管PT3繼續(xù)處于關(guān)斷狀態(tài)。另一方面，在主電路的操作停止期間，信號端SN1處于表示異常狀態(tài)的高電平。此時(shí)，pMOS晶體管PT1和nMOS晶體管NT1均關(guān)斷，而nMOS晶體管NT2由于其柵極處于高電平而導(dǎo)通。由于nMOS晶體管NT2的柵極-源極電壓Vgs具有較大值，因此該晶體管的導(dǎo)通電阻顯得較小，從而節(jié)點(diǎn)ND1處于低電平。這樣，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于高電平，而與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6處于低電平。因此，pMOS晶體管PT2導(dǎo)通以使啟動(dòng)電流IST通過端點(diǎn)Tn2從輸出端OUT1流至主電路，例如帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u，從而使主電路啟動(dòng)其操作。
當(dāng)主電路開始返回到正常操作時(shí)，信號端SN1的電壓開始再次降至足以導(dǎo)通晶體管PT1的電壓。當(dāng)節(jié)點(diǎn)ND3的電壓降至足以導(dǎo)通晶體管PT1的電壓時(shí)，pMOS晶體管PT1導(dǎo)通，而nMOS晶體管NT1關(guān)斷。對于nMOS晶體管NT2的電壓，柵極-源極電流路徑的電壓Vgs此時(shí)比柵極電壓處于高電平時(shí)小，因此工作范圍是晶體管的導(dǎo)通電阻顯得較大，從而節(jié)點(diǎn)ND1的電位升至高電平。因此，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于低電平，從而與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6的電位處于高電平，因此pMOS晶體管PT2再次關(guān)斷。作為主電路的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u開始其常規(guī)操作。
因此，圖7所示的第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10a不斷地監(jiān)測啟動(dòng)時(shí)主電路不能執(zhí)行常規(guī)操作的狀態(tài)或者主電路在其常規(guī)操作期間由于某種原因而停止其操作的狀態(tài)，并且自動(dòng)開始其操作，從而，不會(huì)產(chǎn)生在說明圖3所示的啟動(dòng)電路10v中所提及的問題。
在啟動(dòng)電路10a中，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，晶體管NT2的導(dǎo)通電阻設(shè)計(jì)為以較低功耗根據(jù)需要而有效改變，從而，當(dāng)節(jié)點(diǎn)ND1處于低電平或高電平時(shí)，晶體管NT2的導(dǎo)通電阻將分別減小或增大。形成重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件13的電路反過來形成第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10a，它可以通過將單個(gè)nMOS晶體管NT2加入到傳統(tǒng)技術(shù)2的電路來實(shí)現(xiàn)。
<第三實(shí)施例>
圖8示出本發(fā)明的啟動(dòng)電路10b。除了nMOS晶體管NT2的柵極連接到電源電壓Vcc而不是連接到信號端SN1之外，該啟動(dòng)電路10b的結(jié)構(gòu)與圖7所示的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。在本第三實(shí)施例中，nMOS晶體管NT2的柵極電壓連接到電源電壓Vcc，從而nMOS晶體管NT2在導(dǎo)通狀態(tài)下工作。因此，nMOS晶體管NT2的導(dǎo)通電阻連接在節(jié)點(diǎn)ND1與地電位GND之間。與第二實(shí)施例不同，該導(dǎo)通電阻沒有變化而與信號端SN1處于高或低電平無關(guān)。然而，通過將該導(dǎo)通電阻設(shè)為大于pMOS晶體管PT1和nMOS晶體管NT1的導(dǎo)通電阻且小于關(guān)斷電阻，啟動(dòng)電路10b的操作如下所述，類似于第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10a。
下面對本第三實(shí)施例的啟動(dòng)操作進(jìn)行說明。
首先，分別在待機(jī)期間(受控操作停止期間)和啟動(dòng)操作之后變高或低的待機(jī)信號STB提供給啟動(dòng)電路10b的輸入端。
在待機(jī)狀態(tài)下，輸入端IN1的節(jié)點(diǎn)ND2的電位處于高電平，從而反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5處于低電平。另一方面，晶體管NT1處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而節(jié)點(diǎn)ND1保持在低電平，例如地電位GND。由于與非門NA1的輸出端根據(jù)反相器INV1和INV2的輸出信號保持在高電平，因此晶體管PT2關(guān)斷。由于晶體管PT3的柵極處于低電平，因此晶體管PT3處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而信號端SN1處于高電平，例如電源電壓Vcc的電平或其附近。此時(shí)，pMOS晶體管PT1由于其柵極電位處于高電平而處于關(guān)斷狀態(tài)。另一方面，nMOS晶體管NT2處于導(dǎo)通狀態(tài)，然而，其源極與漏極之間的導(dǎo)通電阻設(shè)為例如數(shù)量級為兆歐(MΩ)的高阻抗。
當(dāng)待機(jī)信號STB從高電平轉(zhuǎn)換到低電平時(shí)，反相器INV1的輸出節(jié)點(diǎn)ND5的電位從低電平變至高電平。結(jié)果，晶體管PT3關(guān)斷，然而，只要沒有在信號端SN1輸入任何新信號，信號端SN1就保持在高電平。
當(dāng)待機(jī)信號STB處于低電平時(shí)，晶體管NT1從導(dǎo)通狀態(tài)變至關(guān)斷狀態(tài)。然而，信號端SN1保持在高電平，從而晶體管PT1也同時(shí)關(guān)斷。另一方面，由于晶體管NT2處于導(dǎo)通狀態(tài)并且晶體管的源極-柵極電流路徑處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，因此節(jié)點(diǎn)ND1的電位沒有變化而保持在低電平。
由于與非門NA1的兩個(gè)輸入端均處于高電平，因此與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5保持在低電平。這就導(dǎo)通晶體管PT2，從而將啟動(dòng)電流IST提供給輸出端OUT1。響應(yīng)向輸出端OUT1提供的電流IST，主電路例如圖2所示的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u啟動(dòng)其操作。當(dāng)主電路20處于其常規(guī)操作狀態(tài)時(shí)，信號端SN1的電壓例如帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u的節(jié)點(diǎn)n3的電壓開始降低，結(jié)果，pMOS晶體管PT1的源極-漏極電阻開始減小。這就提高節(jié)點(diǎn)ND1的電位。在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，反相器INV2的輸出端ND4從高電平變至低電平，從而與非門NA1的輸出端從低電平變至高電平。這就關(guān)斷pMOS晶體管PT2，從而主電路例如帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u開始其操作。
下面說明在待機(jī)信號STB保持在低電平的情況下一直正常操作的主電路由于某種原因而停止操作時(shí)的啟動(dòng)電路10b的操作。
首先，當(dāng)待機(jī)端IN1處于低電平并且主電路正常操作時(shí)，節(jié)點(diǎn)ND2、ND5分別處于低電平和高電平。信號端SN1連接到節(jié)點(diǎn)n3，在主電路的正常操作期間其電壓值降至足以導(dǎo)通pMOS晶體管PT1，從而節(jié)點(diǎn)ND3的電壓值降至足以導(dǎo)通pMOS晶體管PT1。此時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)ND5處于高電平，因此pMOS晶體管PT3關(guān)斷。
而且，由于節(jié)點(diǎn)ND3處于低電平，因此pMOS晶體管PT1導(dǎo)通，而nMOS晶體管NT1關(guān)斷，從而節(jié)點(diǎn)ND1處于高電平。因此，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于低電平，從而與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6處于高電平，而且pMOS晶體管PT2關(guān)斷。同時(shí)，由于nMOS晶體管NT2的導(dǎo)通電阻大于pMOS晶體管PT1的導(dǎo)通電阻，因此即使節(jié)點(diǎn)ND1處于高電平，也不影響上述操作。
如果在待機(jī)信號STB保持在低電平的情況下一直正常操作的主電路由于某種原因而停止其操作，輸出端IN1的節(jié)點(diǎn)ND2處于低電平，而反相器INV1的輸出節(jié)點(diǎn)ND5保持在高電平，從而pMOS晶體管PT3也保持關(guān)斷。另一方面，在主電路的操作停止期間，信號端SN1處于表示異常狀態(tài)的高電平。此時(shí)，pMOS晶體管PT1和nMOS晶體管NT1均關(guān)斷。需要注意的是，由于nMOS晶體管NT2的導(dǎo)通電阻低于pMOS晶體管PT1的關(guān)斷電阻，因此節(jié)點(diǎn)ND1處于低電平。這樣，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于高電平，而與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6處于低電平。因此，pMOS晶體管PT2導(dǎo)通，以使啟動(dòng)電流IST通過端點(diǎn)Tn2從輸出端OUT1流至主電路，例如帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u，從而使主電路啟動(dòng)其操作。
當(dāng)主電路開始返回到其常規(guī)操作時(shí)，信號端SN1的電壓開始再次降至足以導(dǎo)通晶體管PT1的電壓。當(dāng)節(jié)點(diǎn)ND3的電壓降至足以導(dǎo)通晶體管PT1的電壓時(shí)，pMOS晶體管PT1導(dǎo)通，而nMOS晶體管NT1關(guān)斷。此時(shí)，nMOS晶體管NT2處于其導(dǎo)通電阻顯得大于pMOS晶體管PT1的導(dǎo)通電阻的工作范圍，從而節(jié)點(diǎn)ND1的電位升至高電平。因此，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于低電平，從而與非門NA1的輸出側(cè)ND6的電位處于高電平以再次關(guān)斷pMOS晶體管PT2，因此，作為主電路的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u啟動(dòng)其常規(guī)操作。
因此，與圖7的電路對比，除晶體管NT2的導(dǎo)通電阻不能主動(dòng)改變之外，圖8所示的第三實(shí)施例的啟動(dòng)電路10b的操作類似于圖7所示的第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10a。
<第四實(shí)施例>
在上述第三實(shí)施例中，由于柵極電壓固定，因此nMOS晶體管NT2的導(dǎo)通電阻固定。如果擴(kuò)展這一概念，如同圖9所示的第四實(shí)施例的啟動(dòng)電路10c的情況，第三實(shí)施例的啟動(dòng)電路10b中的nMOS晶體管NT2可以用固定電阻器R1代替。在本第四實(shí)施例中，不使用nMOS晶體管NT2，可以實(shí)現(xiàn)簡化的結(jié)構(gòu)和較低的成本。該操作類似于第三實(shí)施例的操作，因此為簡潔起見略去不述。
如果第四實(shí)施例的啟動(dòng)電路10c與第三實(shí)施例的啟動(dòng)電路10b相比，第四實(shí)施例的啟動(dòng)電路10c需要使用MΩ數(shù)量級電阻的電阻器作為固定電阻器R1，從而實(shí)現(xiàn)低功耗，但是如果將該電路實(shí)現(xiàn)為集成電路，則會(huì)增大單元面積。如果為降低單元面積而降低電阻值，則功耗將相當(dāng)大。在第三實(shí)施例的啟動(dòng)電路10b中，使用nMOS晶體管NT2的導(dǎo)通電阻作為固定電阻，因此具有的優(yōu)點(diǎn)是在將該電路實(shí)現(xiàn)為集成電路的情況下可以方便實(shí)現(xiàn)減小單元面積和功耗。
<第五實(shí)施例>
圖10示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的啟動(dòng)電路10d。除了分散提供多個(gè)nMOS晶體管來代替單個(gè)nMOS晶體管NT2之外，本第五實(shí)施例與圖7所示的第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10b相同。
在采用集成電路形成第五實(shí)施例的nMOS晶體管NT2時(shí)，在襯底上形成多個(gè)nMOS晶體管，并且各個(gè)柵極相互連接，并且連接到節(jié)點(diǎn)ND3，從而顯現(xiàn)襯底偏置效應(yīng)，這樣，與圖7所示的第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10a相比晶體管的導(dǎo)通電阻顯得更大。
電路操作類似于第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10b的電路操作。
在第五實(shí)施例的啟動(dòng)電路10d中，代替第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10b的nMOS晶體管NT2，形成多個(gè)nMOS晶體管。如果代替第三實(shí)施例的nMOS晶體管NT2形成多個(gè)nMOS晶體管，則當(dāng)然可以實(shí)現(xiàn)類似于第三實(shí)施例的操作。
<第六實(shí)施例>
圖11是將第二實(shí)施例的啟動(dòng)電路10a施加于帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的情況下的電路圖。首先，對帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a進(jìn)行說明。
圖11所示的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a由運(yùn)算放大器OPA1，pMOS晶體管T101、T102，電阻元件R101、R102和以二極管結(jié)構(gòu)連接的npn晶體管B101、B102構(gòu)成。
晶體管T101、電阻元件101和以二極管結(jié)構(gòu)連接的晶體管B101串聯(lián)在電源電壓Vcc的電源線和節(jié)點(diǎn)n4之間，而晶體管T102和以二極管結(jié)構(gòu)連接的晶體管B102串聯(lián)在電源電壓Vcc的電源線和節(jié)點(diǎn)n4之間。晶體管T101、T102的柵極連接到運(yùn)算放大器OPA1的輸出端，從而分別響應(yīng)運(yùn)算放大器OPA1的輸出信號，輸出電流I1和I2。
運(yùn)算放大器OPA1的非反相輸入端(+)連接到節(jié)點(diǎn)n1，而其反相輸入端(-)連接到節(jié)點(diǎn)n2，其中，節(jié)點(diǎn)n1是晶體管T101和電阻元件R101之間的連接點(diǎn)，并且節(jié)點(diǎn)n2是晶體管T102和B102之間的連接點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)n2形成帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的輸出端。在常規(guī)操作期間，從該輸出端輸出與電源電壓和溫度沒有依賴關(guān)系的恒定電壓VOUT。
運(yùn)算放大器OPA1的輸出信號施加于晶體管T101、T102的柵極。這通過運(yùn)算放大器OPA1形成反饋回路。通過控制該反饋回路，控制晶體管T101、T102的輸出電流I1和I2，從而電壓Vn1和Vn2將在正常操作期間彼此相等。如果晶體管T101、T102的通道寬度設(shè)為彼此相等，則這些晶體管的輸出電流I1、I2相等。晶體管B101的發(fā)射極大小設(shè)為十倍于晶體管B102的發(fā)射極大小。
與圖2所示的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20u相比，本實(shí)施例的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a沒有包括晶體管T102、電阻元件R102和晶體管B103，并且從晶體管T102和B102的連接點(diǎn)n2輸出基準(zhǔn)電壓VOUT。晶體管B101、B102的發(fā)射極的連接點(diǎn)通過電阻元件R102接地。
現(xiàn)在說明圖11所示的電路的操作。
在圖11所示的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a中，節(jié)點(diǎn)n1和n2的電壓Vn1、Vn2通過運(yùn)算放大器OPA1的控制保持相等，從而Vn1-VE＝Vn2-VE成立，其中，VE是節(jié)點(diǎn)n4的電壓。因此，獲得下面方程(1)I1R1+VBE1＝VBE2…(1)其中，I1是電流I1的電流值，R1是電阻元件R101的電阻值，并且VBE1、VBE2分別表示晶體管B101和B102的基發(fā)射極電壓。因此，獲得下列方程(2)和(3)VBE1＝VTln(Ic1/Is1)…(2)VBE2＝VTln(Ic2/Is2)…(3)其中，VT＝kT/q，k是玻爾茲曼常數(shù)，T是絕對溫度，q是一個(gè)電子的電荷，Ic1是晶體管B101的集電極電流，Is1是與晶體管B101的發(fā)射極大小成正比的恒定電流值，Ic2是晶體管B102的集電極電流，并且Is2是與晶體管B102的發(fā)射極大小成正比的恒定電流值。
將方程(2)和(3)代入方程(1)，并且使用Ic1＝I1和Ic2＝I2和晶體管B101的發(fā)射極大小十倍于晶體管B102的發(fā)射極大小即Is1＝10Is2的條件，獲得下面方程(4)I1＝VT(ln10)/R1…(4)電阻元件R102的電阻值假定為R10。流經(jīng)電阻元件R102的電流I3為電流I1和I2之和。也就是，如果電流I3的電流值為I3，假如I1＝I2，則獲得I3＝(I1+I2)＝2I1。因此，從下面方程(5)可以得出輸出電壓VOUTVOUT＝VBE2+I3R10＝VBE2+2VT(ln10)R10/R1…(5)基發(fā)射極電壓VBE2具有負(fù)溫度特性，并且例如，d(VBE2)/dT＝-2mV/K。因此，通過將方程(5)的右邊第二項(xiàng)的溫度特性設(shè)為2mV/K，可以完全消除輸出電壓VOUT的溫度依賴性。同時(shí)，由于VT＝kT/q，因此從下面方程(6)得出可以消除輸出電壓VOUT的溫度依賴性的條件2ln10(R10/R1)(k/q)＝2mV/K…(6)當(dāng)電阻元件R102、R101滿足條件(6)時(shí)，輸出電壓VOUT不依賴于溫度變化，并且總是為恒定電壓。同時(shí)，如果滿足方程(6)并且溫度為300K(27℃)，則方程(5)的右邊第二項(xiàng)為(2VT(ln10)R10/R1)＝0.6V。而且，如果晶體管B102的基發(fā)射極電壓VBE2為0.65V，則根據(jù)方程(5)得出帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的輸出電壓VOUT為1.25V。
如上所述，采用本實(shí)施例的帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a，獲得不依賴于溫度變化的恒定輸出電壓VOUT。而且，在正常操作中，通過運(yùn)算放大器OPA1的反饋控制，控制晶體管T101和T102的漏極電位相等。也就是，由于控制晶體管T101和T102的漏極-源極電壓Vds相等，因此流經(jīng)這些晶體管的電流I1和I2可以總是設(shè)為相等，從而能夠抑制輸出電壓VOUT的電源電壓依賴性。
現(xiàn)在說明啟動(dòng)電路10a和帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a結(jié)合在一起時(shí)的操作。
參照圖11，啟動(dòng)電路10a的輸出端OUT1連接到帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的節(jié)點(diǎn)n2，而信號端SN1連接到帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的節(jié)點(diǎn)n3，并且在待機(jī)期間和啟動(dòng)時(shí)分別變到高電平和低電平的待機(jī)信號STB施加于輸入端IN1。
在待機(jī)狀態(tài)期間，輸入端IN1的節(jié)點(diǎn)ND2的電位處于高電平，從而反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5處于低電平。由于晶體管NT1導(dǎo)通，因此節(jié)點(diǎn)ND1處于低電平，例如地電位GND的電平。響應(yīng)反相器INV1、INV2的輸出信號，與非門NA1的輸出端保持在高電平，從而晶體管PT2關(guān)斷。另一方面，由于晶體管PT3的柵極處于低電平，因此晶體管PT3導(dǎo)通，從而信號端SN1處于高電平，例如接近電源電壓Vcc。此時(shí)，pMOS晶體管T101由于其柵極電位處于高電平而關(guān)斷，而nMOS晶體管NT2導(dǎo)通。
當(dāng)待機(jī)信號STB從高電平變至低電平時(shí)，反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5的電位從待機(jī)信號STB的衰減開始在輕微的時(shí)間滯后之后從低電平變至高電平。與之相伴，晶體管PT3關(guān)斷，然而，由于沒有在信號端SN1輸入任何新信號，因此信號端SN1保持在高電平。
如上所述，當(dāng)待機(jī)信號STB處于低電平時(shí)，晶體管NT1從導(dǎo)通狀態(tài)變至關(guān)斷狀態(tài)。由于信號端SN1保持在高電平，因此晶體管PT1同時(shí)關(guān)斷。另一方面，由于信號端SN1保持在高電平，因此晶體管NT2導(dǎo)通，從而其源極-柵極電流路徑的阻抗低。這樣，節(jié)點(diǎn)ND1的電壓沒有變化且保持在低電平。
由于與非門NA1的兩個(gè)輸入端處于高電平，因此與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5保持在低電平。結(jié)果，晶體管PT2導(dǎo)通，從而輸出端OUT1處于高電平，因此帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a開始其操作。當(dāng)帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a正常開始其操作時(shí)，帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的節(jié)點(diǎn)n3的電壓開始降低。結(jié)果，其柵極連接到信號端SN1的pMOS晶體管PT1的源極-漏極電阻開始降低。同時(shí)，nMOS晶體管NT2的源極-漏極電阻開始增大。因此，節(jié)點(diǎn)ND1的電位增高，并且在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，反相器INV2的輸出端ND4從高電平變至低電平，而與非門NA1的輸出端從低電平變至高電平。這就關(guān)斷pMOS晶體管PT2，從而帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a開始其正常操作。
現(xiàn)在參照圖12的時(shí)序圖說明在待機(jī)信號STB保持在低電平的情況下一直正常操作的主電路由于某種原因而停止其操作時(shí)的啟動(dòng)電路10a的操作。在該圖中，A表示正常操作范圍，B表示自從電路操作的停止時(shí)候開始直至其啟動(dòng)時(shí)候的范圍，并且C表示正常操作范圍。
首先，如果帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a已啟動(dòng)其操作，則在輸入端IN1保持在低電平的情況下，對于全部電平A到C，節(jié)點(diǎn)ND2和ND5分別處于低電平和高電平，如圖12A所示。
信號端SN1連接到節(jié)點(diǎn)n3，該節(jié)點(diǎn)是在帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的正常操作期間其電壓值降至足以導(dǎo)通pMOS晶體管PT1的點(diǎn)，從而，在正常操作期間A，節(jié)點(diǎn)ND3的電壓值降至足以導(dǎo)通pMOS晶體管PT1，如圖12G所示。由于節(jié)點(diǎn)ND5此時(shí)處于高電平，因此晶體管PT3關(guān)斷。
由于節(jié)點(diǎn)ND3處于低電平，因此pMOS晶體管PT1導(dǎo)通，而nMOS晶體管NT1關(guān)斷。由于表示nMOS晶體管NT2的柵極電壓的節(jié)點(diǎn)ND3電壓處于低電平，因此柵極-源極電壓Vgs比節(jié)點(diǎn)ND3的電壓處于高電平時(shí)小，從而晶體管NT2的導(dǎo)通電阻顯得較大，因此節(jié)點(diǎn)ND1處于高電平。結(jié)果，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于低電平，從而與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6處于高電平，因此pMOS晶體管PT2關(guān)斷。
現(xiàn)在假定在待機(jī)信號STB保持在低電平的情況下由于某種原因在帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的常規(guī)操作結(jié)束之后的圖12的時(shí)間t10，節(jié)點(diǎn)n1的電位變得比節(jié)點(diǎn)n2的電位高(參見圖12F)，并且在試圖對此進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，運(yùn)算放大器OPA1的電壓增至供電電壓的上限值，如圖12G所示，因此晶體管T101、T102關(guān)斷從而導(dǎo)致操作停止。在這種情況下，輸入端IN1的節(jié)點(diǎn)ND2繼續(xù)處于低電平，而反相器INV1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND5繼續(xù)處于高電平，從而pMOS晶體管PT3繼續(xù)關(guān)斷。同時(shí)，在帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a的操作停止期間，連接到節(jié)點(diǎn)n3的信號端SN1處于表示異常狀態(tài)的高電平。因此，pMOS晶體管PT1和nMOS晶體管NT1均關(guān)斷，而nMOS晶體管NT2由于其柵極電壓處于高電平而導(dǎo)通。由于nMOS晶體管NT2的柵極-源極電壓Vgs大，因此該晶體管的導(dǎo)通電阻顯得小，從而節(jié)點(diǎn)ND1的電壓開始降低，如圖12C所示。在達(dá)到特定預(yù)設(shè)閾值的時(shí)間t11，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于高電平，而與非門NA1的輸出側(cè)ND6處于低電平(參見圖12D和12E)。因此，pMOS晶體管PT2導(dǎo)通以使啟動(dòng)電流IST通過端點(diǎn)Tn2從輸出端OUT1流至帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a，從而啟動(dòng)電路操作。
如果帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a以這種方式開始返回到其正常操作，信號端SN1的電壓在時(shí)間t12開始再次降至足以導(dǎo)通晶體管PT1的電壓。如上所述，在節(jié)點(diǎn)ND3的電壓已降至足以導(dǎo)通晶體管PT1的電壓的時(shí)間點(diǎn)t13，pMOS晶體管PT1導(dǎo)通，而nMOS晶體管NT1關(guān)斷。此時(shí)，nMOS晶體管NT2處于柵極電壓比高電平時(shí)小因此晶體管的導(dǎo)通電阻顯得較大的工作范圍。從而，節(jié)點(diǎn)ND1的電位升至高電平。因此，反相器INV2的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND4處于低電平，從而與非門NA1的輸出側(cè)節(jié)點(diǎn)ND6的電位處于高電平(參見圖12D和12E)。因此，pMOS晶體管PT2再次關(guān)斷，從而帶隙基準(zhǔn)電壓電路20a開始其正常操作。
工業(yè)應(yīng)用由于本發(fā)明提供用于將重新啟動(dòng)信號提供給主電路的電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)的重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件，因此即使在待機(jī)信號處于啟動(dòng)電平之后，也總是監(jiān)測電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓。如果主電路如帶隙基準(zhǔn)電壓電路由于某種原因而不能執(zhí)行其常規(guī)操作，或者一直正常操作的主電路停止其操作，則可以自動(dòng)執(zhí)行主電路的重新啟動(dòng)操作。
重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件可以由其輸出端連接在啟動(dòng)控制部件的邏輯元件的輸入側(cè)或電源電壓線和地線之間并且其柵極連接到電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的一個(gè)晶體管，或者一個(gè)固定電阻器形成，從而重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件可以通過將一個(gè)晶體管添加到傳統(tǒng)電路來實(shí)現(xiàn)。
通過采用場效應(yīng)晶體管特別是MOS場效應(yīng)晶體管構(gòu)造形成重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生電路的晶體管并且根據(jù)需要控制其柵極電壓，還可以實(shí)現(xiàn)低功耗的重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生電路。
而且，在構(gòu)造形成重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生電路的MOS場效應(yīng)晶體管中，可以在襯底上形成多個(gè)MOS場效應(yīng)晶體管，并且將它們串聯(lián)在一起以用作表面上為一個(gè)的MOS場效應(yīng)晶體管，從而顯現(xiàn)襯底偏置效應(yīng)，這樣，晶體管的導(dǎo)通電阻顯得比使用單個(gè)晶體管的情況大，因此以低功耗實(shí)現(xiàn)高電阻電路。
權(quán)利要求
1.一種用于主電路的啟動(dòng)電路，連接到所述主電路的預(yù)設(shè)電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和預(yù)設(shè)電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，包括啟動(dòng)信號提供部件，接收在啟動(dòng)時(shí)其電壓以雙電平方式從待機(jī)電平變至啟動(dòng)電平的待機(jī)信號，當(dāng)所述待機(jī)信號處于待機(jī)電平時(shí)，提供用于停止所述主電路的操作的停止信號，并且當(dāng)所述待機(jī)信號從所述待機(jī)電平變至所述啟動(dòng)電平時(shí)，所述啟動(dòng)信號提供部件將啟動(dòng)信號提供給所述主電路的所述電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并且停止提供所述停止信號；啟動(dòng)控制部件，用于當(dāng)所述待機(jī)信號處于啟動(dòng)電平并且所述主電路的所述電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，停止提供所述啟動(dòng)信號；以及重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件，用于當(dāng)所述待機(jī)信號處于所述啟動(dòng)電平且所述主電路的所述電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓從所述預(yù)設(shè)值變至異常值時(shí)，將重新啟動(dòng)信號提供給所述主電路的所述電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的啟動(dòng)電路，其中，所述啟動(dòng)控制部件包括第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管，其輸出端串聯(lián)在電源電壓線與地線之間，所述電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓提供給所述第一場效應(yīng)晶體管的柵極，所述待機(jī)信號提供給所述第二場效應(yīng)晶體管的柵極，所述啟動(dòng)控制部件還包括一個(gè)邏輯元件，用于以預(yù)定閾值對所述第一晶體管的輸出端與所述第二晶體管的輸出端的連接點(diǎn)的電壓進(jìn)行二值編碼；所述重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件為第三場效應(yīng)晶體管，其輸出端連接在所述啟動(dòng)控制部件的所述邏輯元件的輸入側(cè)與地線之間，并且其柵極連接到所述電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)；所述啟動(dòng)信號提供部件，包括第一反相器，用于使所述待機(jī)信號反相；與非門，用于形成所述啟動(dòng)控制部件的邏輯元件的輸出與所述第一反相器的輸出的邏輯積的反相輸出；第四場效應(yīng)晶體管，其柵極連接到所述與非門的輸出，并且其輸出端連接在電源電壓線與所述主電路的所述電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間；以及第五場效應(yīng)晶體管，其柵極連接到所述第一反相器的輸出，并且其輸出端連接在電源電壓線與所述電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的啟動(dòng)電路，其中，所述啟動(dòng)控制部件，包括第一場效應(yīng)晶體管和第二場效應(yīng)晶體管，其輸出端串聯(lián)在電源電壓線與地線之間，所述電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電壓提供給所述第一場效應(yīng)晶體管的柵極，所述待機(jī)信號提供給所述第二場效應(yīng)晶體管的柵極；以及邏輯元件，用于以預(yù)定閾值對所述第一晶體管的輸出端與所述第二晶體管的輸出端的連接點(diǎn)的電壓進(jìn)行二值編碼；所述重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件為連接在所述啟動(dòng)控制部件的所述邏輯元件的輸入側(cè)與地線之間的電阻器；所述啟動(dòng)信號提供部件，包括第一反相器，用于使所述待機(jī)信號反相；與非門，用于形成所述啟動(dòng)控制部件的邏輯元件的輸出與所述第一反相器的輸出的邏輯積的反相輸出；第四場效應(yīng)晶體管，其柵極連接到所述與非門的輸出，并且其輸出端連接在電源電壓線與所述主電路的所述電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間；以及第五場效應(yīng)晶體管，其柵極連接到所述第一反相器的輸出，并且其輸出端連接在所述電源電壓線與所述電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)之間。
4.如權(quán)利要求3所述的啟動(dòng)電路，其中，所述重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件中的電阻元件是第三場效應(yīng)晶體管，其輸出端連接在所述啟動(dòng)控制部件的所述邏輯元件的輸入側(cè)與地線之間，并且其柵極連接到電源電壓線。
5.如權(quán)利要求3所述的啟動(dòng)電路，其中，所述啟動(dòng)控制部件中的第一場效應(yīng)晶體管為pMOS場效應(yīng)晶體管，所述第二場效應(yīng)晶體管為nMOS場效應(yīng)晶體管，并且所述邏輯元件為反相器；所述重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件中的所述第三場效應(yīng)晶體管為nMOS場效應(yīng)晶體管。
6.如權(quán)利要求4所述的啟動(dòng)電路，其中，所述啟動(dòng)控制部件中的第一場效應(yīng)晶體管為pMOS場效應(yīng)晶體管，所述第二場效應(yīng)晶體管為nMOS場效應(yīng)晶體管，并且所述邏輯元件為反相器；所述重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件中的所述第三場效應(yīng)晶體管為nMOS場效應(yīng)晶體管。
7.如權(quán)利要求5所述的啟動(dòng)電路，其中，所述重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件的nMOS場效應(yīng)晶體管為在電路形成襯底上分散形成的多個(gè)nMOS場效應(yīng)晶體管，所述多個(gè)nMOS場效應(yīng)晶體管的輸出側(cè)相互串聯(lián)，并且其柵極連接在一起。
8.如權(quán)利要求6所述的啟動(dòng)電路，其中，所述重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件的nMOS場效應(yīng)晶體管為在電路形成襯底上分散形成的多個(gè)nMOS場效應(yīng)晶體管，所述多個(gè)nMOS場效應(yīng)晶體管的輸出側(cè)相互串聯(lián)，并且其柵極連接在一起。
全文摘要
一種啟動(dòng)電路，用于當(dāng)主電路啟動(dòng)和異常操作時(shí)啟動(dòng)和重新啟動(dòng)主電路(20)，包括啟動(dòng)信號提供部件(11)，當(dāng)待機(jī)信號處于待機(jī)電平時(shí)，提供用于停止主電路操作的停止信號，并且當(dāng)待機(jī)信號從待機(jī)電平變至啟動(dòng)電平時(shí)，將啟動(dòng)信號提供給主電路的電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)(22)，并且停止提供停止信號；啟動(dòng)控制部件(12)，用于在待機(jī)信號處于啟動(dòng)電平狀態(tài)下，當(dāng)主電路(20)的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(21)的電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，使啟動(dòng)信號提供部件停止提供啟動(dòng)信號；以及重新啟動(dòng)信號產(chǎn)生部件(13)，用于在待機(jī)信號處于啟動(dòng)電平狀態(tài)下，當(dāng)主電路的電壓監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(21)的電壓變到異常值時(shí)，將重新啟動(dòng)信號提供給主電路(20)的電路啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)(22)。
文檔編號H03K17/00GK1466815SQ02802736
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月3日
發(fā)明者清水泰秀, 淺井景子, 子 申請人:索尼公司