電壓電位檢測器的製作方法
2023-04-27 11:26:41 1
專利名稱：電壓電位檢測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電壓電位檢測器，尤指一種整合於集成電路晶片中的電壓電位檢測器。
背景技術：
圖1是一已知內建穩壓功能的電壓檢測器12應用於一電源供應器10與一工作電路11的功能方框示意圖，因為該工作電路11(例如微處理器、內存電路等)需要穩定電源來確保工作不發生錯誤，於是電壓比較電路122便進行下列電壓檢測的動作當Vin接腳所接收到來自電源供應器10的電源的電壓電位一旦低於Vdin接腳所接收到的一相對穩定的參考電壓Vref經分壓電阻R1、R2分壓後的比較電位(Vref×R2/(R1+R2))時，電壓比較電路122便判斷來自電源供應器10的電源產生不穩定，進而由Vdout接腳發出一警告信號至工作電路11，如此一來，電壓檢測器12將可快速反應出電源發生不穩的現象，進而提供給工作電路11參考以進行應變。又由於該工作電路11(例如微處理器、內存電路等)需要特別穩定且乾淨的電源，因此電壓檢測器12中通常合併設計有一穩壓電路121。
而上述內建穩壓功能的電壓檢測器12通常被獨立設計成一集成電路(IC)，由於額外的封裝與測試費用，必然增加整體製造所需成本。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種電壓電位檢測器，在不需特殊製程或電路布局的情況下，便可高度整合於核心晶片，達到節省成本以及符合未來系統晶片的需求。
為了達到上述目的，本發明提供一種電壓電位檢測器，應用於一電源供應器與一功能電路之間，該電壓電位檢測器與該功能電路一同完成於一集成電路晶片中，該電壓電位檢測器包含一電源輸入端，電連接於該電源供應器，接收該電源供應器所輸出的一高電位電壓；一分壓電路，電連接於該電源供應器，接收該電源供應器所輸出的該高電位電壓並進行分壓而得到一指針電壓，該指針電壓低於該高電位電壓；以及一數字邏輯運算電路，其兩輸入端分別電連接於該電源輸入端與該分壓電路，其所認定為高電位的最小輸入電壓值VIH低於該分壓電路所輸出的該指針電壓，當該電源供應器所輸出的該高電位電壓產生波動而連帶使該指針電壓值向下變化且低於VIH時，該數字邏輯運算電路便發出一警告信號至該功能電路。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中該數字邏輯運算電路為一與門。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中該分壓電路可為一受控可變電阻，以調整所輸出的該指針電壓值。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中還可包含一取樣與保持電路，電連接於該數字邏輯運算電路，接收該警告信號並維持其電壓電位後輸出；以及一自動清除電路，電連接於該取樣與保持電路，定時發出一清除信號至該取樣與保持電路，進而將取樣與保持電路的輸出清除。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中還可包含一漣波計數器，電連接於該數字邏輯運算電路的輸出端，響應該警告信號的觸發而向上計數。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中還可包含一多工器，電連接於該分壓電路的指針電壓輸出端、一參考電壓端以及該數字邏輯運算電路的一輸入端之間，可受控而選擇將該參考電壓或指針電壓輸出至該數字邏輯運算電路。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中還可包含一分壓選擇寄存器，電連接於該分壓電路，儲存有代表該指針電壓值的數字資料，藉以設定該分壓電路所輸入的該指針電壓值。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中該功能電路可為一晶片組。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中還包含一補償電阻與該多工器及該數字邏輯運算電路相連，用以調整分壓電路的指針電壓值。
根據上述構想，本發明所述的電壓電位檢測器中還包含一電阻器於該電源輸入端與該數字邏輯運算電路之間，用以調整分壓電路指針電壓值。
由上可知，本發明的電壓電位檢測器可高度整合於如南北橋晶片組等核心晶片中，達到節省成本以及符合未來系統晶片的需要。
圖1為一已知內建穩壓功能的電壓檢測器應用於一電源供應器與一工作電路的功能方框示意圖。
圖2為本發明電壓電位檢測器的一較佳實施例的功能方框示意圖。
圖3(a)、圖3(b)為本發明電壓電位檢測器中數字邏輯運算電路的電路實例示意圖。
圖3(c)、圖3(d)為與門的真值表與本發明與門的信號動作時序示意圖。
具體實施例方式
圖2是本發明所發展出的關於電壓電位檢測器的一較佳實施例功能方框示意圖，其中電源Vcc為核心晶片(例如一晶片組)2外的電源供應器20所輸出的高電位電壓，而核心晶片2內的分壓電路21(此處為一受控可變電阻)將該電源供應器所輸出的該高電位電壓進行分壓而得到一指針電壓，而該指針電壓略低於該高電位電壓，舉例而言，當Vcc＝2.5伏特，則指針電壓可設為2.1伏特。而數字邏輯運算電路22的兩輸入端之一與該輸入電源Vcc相連，而另一端與一多工器27相連；此數字邏輯運算電路22所認定為高電位的最小輸入電壓值VIH略低於該分壓電路所輸出的該指針電壓，舉例而言，VIH可設為2.0伏特。如此一來，當該電源供應器所輸出的該高電位電壓Vcc產生波動，便極易連帶使該指針電壓值向下變化而低於VIH，此時該數字邏輯運算電路便可發出一警告信號，而該警告信號經取樣與保持電路23維持其電壓電位後輸出。而自動清除電路24可定時發出一清除信號至該取樣與保持電路23，進而將取樣與保持電路23的輸出清除。至於漣波計數器25則響應該警告信號的觸發而向上計數，進而得知電壓不正常的發生次數。另外，多工器27電連接於該分壓電路21的該指針電壓輸出端、一參考電壓Vref以及該數字邏輯運算電路22的該指針電壓輸入端之間，其受控而選擇將該參考電壓或指針電壓連接至該數字邏輯運算電路22。至於分壓選擇寄存器28儲存有代表該指針電壓值的數字資料，可提供設定該分壓電路21的連接狀態，以調整該指針電壓值。
當多工器27選擇將邏輯電路22與Vref相連時，Va＝Vcc，Vb＝Vref，此時分壓電路21並不影響邏輯電路22的輸入電壓。當多工器27選擇將邏輯電路22與分壓電路21相連時，Va＝Vcc而保持不變，但Vb則會受分壓電路21所提供的指針電壓影響而改變。舉例來說，當分壓電路21的R3與R4n相連時，再將補償電阻26(R5)存在的效應一併考慮進去時，Vb＝Vcc*R』/(R3+R』)，其中R』＝R4n‖R5，n＝1，2，3或4；例如當n＝1時，Vb＝Vcc*R』/(R3+R』)，其中R』＝R41‖R5。雖然在本例中是以R3與R4n(n＝1，2，3或4)的連接來構成分壓電路21，但分壓電電路21也可以其它方式來達成分壓的效果。又，在本例中雖設有補償電阻(R5)26以調整Vb的功效，但補償電阻26也可選擇性地設置或不設置，而當不設置時Vb＝Vcc*R4n/(R3+R4n)，n＝1，2，3或4。
圖3(a)所示為數字邏輯運算電路22的一電路實例示意圖，其基本上以一與門30來完成，而分壓電阻R6與R7將電源Vcc分壓成指針電壓輸出，使得與門30的兩輸入端所接收到的電壓分別為電源Vcc及指針電壓，以上述為例，電源Vcc＝Va與指針電壓Vb分別為2.5伏特與2.1伏特，其中Vb＝Vcc*R7/(R6+R7)，而此與門30所認定為高電位的最小輸入電壓值VIH為2.0伏特。因此當電源Vcc不穩定而產生向下波動的現象時，指針電壓將極易產生低於VIH的現象，加上補償電阻26(見圖2所示)的作用，將使得指針電壓更趨近低電位而讓與門30的輸出由原先的高電位轉變成低電位而發出警告信號，如此將可快速簡單地檢測出電壓是否穩定。至於圖3(b)是在與門30的兩輸入端間增設一電阻R8來達到偏壓的差值，進而減少誤動作而使輸出更穩定。在此情形下Va＝Vcc*(R6+R7)/(R6+R7+R8)，Vb＝Vcc*R7/(R6+R7+R8)圖3(c)所示為本發明與門30的真值表，由其中可清楚看出，當兩輸入端Va、Vb所接收信號中有一信號為低電位時，其輸出端Vo便輸出低電位信號，而再由圖3(d)所示的本發明與門30的動作示意圖可清楚看出，Vb所接收信號雖為高電位，但已相當接近VIH，因此當Va所接收信號向下波動過大時，便可使Vb所接收信號也向下波動並低於VIH甚至VIL(與門30所認定為低電位的最大輸入電壓值)，使得輸出端Vo轉而輸出低電位信號。
綜上所述，本發明可迅速提供電源電壓是否向下波動的信息，而受控可變電阻所完成的分壓電路可由分壓選擇寄存器28控制，進而對輸出的指針電壓值進行微調。至於漣波計數器25將可記錄電源發生不穩的次數，以提供硬體設計者參考。另外，本發明採用純數字邏輯電路的設計，無需有大電流流經本發明電路，因此沒有耗能與過熱的可能性，而純數字邏輯的設計，在不需特殊製程或電路布局的情況下，便可高度整合於如南北橋晶片組等核心晶片中，進而達到節省成本以及符合未來系統晶片(SystemOn Chip，SOC)的需求。
本發明由熟習此技術的人士所作的等同變化和諸般修飾，皆不脫權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種電壓電位檢測器，工作於一電源供應器與一功能電路之間，且與該功能電路一同集成於一集成電路晶片中，其特徵在於包含一電源輸入端，電連接於該電源供應器，接收該電源供應器所輸出的一高電位電壓；一分壓電路，電連接於該電源供應器，接收該電源供應器所輸出的該高電位電壓並進行分壓而得到一指針電壓，該指針電壓低於該高電位電壓；以及一數字邏輯運算電路，其兩輸入端分別電連接於該電源輸入端與該分壓電路，其所認定為高電位的最小輸入電壓值VIH低於該分壓電路所輸出的該指針電壓，當該電源供應器所輸出的該高電位電壓產生波動而連帶使該指針電壓值向下變化且低於VIH時，該數字邏輯運算電路便發出一警告信號至該功能電路。
2.如權利要求1所述的電壓電位檢測器，其特徵在於所述的數字邏輯運算電路為一與門。
3.如權利要求1所述的電壓電位檢測器，其特徵在於所述的分壓電路為一受控可變電阻，以調整所輸出的該指針電壓值。
4.如權利要求1所述的電壓電位檢測器，其特徵在於還包含一取樣與保持電路，電連接於該數字邏輯運算電路，用以接收該警告信號並維持其電壓電位後輸出；以及一自動清除電路，電連接於該取樣與保持電路，定時發出一清除信號至該取樣與保持電路，將取樣與保持電路的輸出清除。
5.如權利要求1所述的電壓電位檢測器，其特徵在於還包含一漣波計數器，電連接於該數字邏輯運算電路的輸出端，響應該警告信號的觸發而向上計數。
6.如權利要求1所述的電壓電位檢測器，其特徵在於還包含一多工器，電連接於該分壓電路的指針電壓輸出端、一參考電壓端以及該數字邏輯運算電路的一輸入端之間，可受控而選擇將該參考電壓或指針電壓輸出至該數字邏輯運算電路。
7.如權利要求1所述的電壓電位檢測器，其特徵在於還包含一分壓選擇寄存器，電連接於該分壓電路，儲存有代表該指針電壓值的數字資料，藉以設定該分壓電路所輸入的該指針電壓值。
8.如權利要求1所述的電壓電位檢測器，其特徵在於所述的功能電路為一晶片組。
9.如權利要求6所述的電壓電位檢測器，其特徵在於還包含一補償電阻與該多工器及該數字邏輯運算電路相連，用以調整分壓電路的該指針電壓值。
10.如權利要求1所述的電壓電位檢測器，其特徵在於還包含一電阻器於該電源輸入端與該數字邏輯運算電路之間，用以調整分壓電路的該指針電壓值。
全文摘要
本發明為一種電壓電位檢測器,應用於一電源供應器與一功能電路之間,且與該功能電路一同完成於一集成電路晶片中,包含:一電源輸入端,電連接於該電源供應器,接收一高電位電壓;一分壓電路,電連接於該電源供應器,接收該高電位電壓並進行分壓而得到低於該高電位電壓的一指針電壓;以及一數字邏輯運算電路,分別電連接於該電源輸入端與該分壓電路,其所認定為高電位的最小輸入電壓值VIH低於該指針電壓,本發明可檢測該電源供應器的輸出電壓波動並發出一警告信號至該功能電路,由於本發明採用純數字電路而整合於一集成電路晶片中,因而可節約成本。
文檔編號G01R19/165GK1381732SQ0210561
公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月15日 優先權日2002年4月15日
發明者林益明 申請人:威盛電子股份有限公司