考虑到静态电流,要求采样电阻阻值较大,一般2个采样电阻(即R1,R2)需大于100 kΩ。用较小的等阻值的电阻串联来提高精度,所以在版图中设计一些被短接的预留电阻,并通过激光调整的方法或修改顶层金属连线来调节电阻。电阻的高精度和良好的匹配性保证了被采集电源信号的准确性。
2 电路仿真
利用0.6μm的CMOS工艺模型和HSpice仿真器,对设计的PoR进行仿真和优化。以下为仿真的主要结果。
带隙基准的正常启动和精确性对PoR的准确工作至关重要。图6是对带隙基准启动过程的仿真,图中可见当电源上电过程中,带隙基准电路正常启动;图7是Vref随电源电压VCC的变化特性,由图可知,在电源电压VCC变化范围内(2.0~3.3 V),Vref仅有2.5 mV的变化。
图8是对上电复位电路的上电、掉电和二次上电的仿真,图中可以看出电源缓慢上电,reset一直保持低电平,当超过3.08 V后振荡器开始工作,经过8个振荡周期reset变为高电平。
电源电压掉电低于3.08 V,reset变为低电平,再次上升达到电源阈值电压8个振荡周期后reset又变为高电平。仿真结果表明PoR具有高可靠性。为了减少仿真时间,本图仿真采用的是16分频器,而不是实际的100 ms延时。
3 版图设计
作为设计与制造的纽带,版图的地位至关重要,模拟集成电路的性能很大程度受版图因素的影响。以下为版图设计中的一些注意点:
(1)该带隙基准PNP管的面积比是8:1,做成3:3:3的结构,将面积为l的管子置于中心,保证匹配性;
(2)该设计与电阻密切相关,电阻的失配会产生误差,将电阻做成叉指相间的形式,尽量减小电阻的不匹配;
(3)运放的差动输入对的失配会产生失配影响电路性能,将差动对做成十字交叉形式,保证其对称性;
(4)偏置电流要相对对称,减小失配引入的误差;
(5)参考电压要远离跳变电压,总体布局时考虑到应力因素,将匹配性要求高的电路尽量置于应力较小处。
4 结 语
设计了一种由精确的带隙基准比较器,用于门限设置和检测的内部电阻网络等组成的上电复位,具有复位延时,可以准确可靠提供复位信号,还具有良好的性能,可广泛用于处电脑、微控制器以及各种便携式电子产品中,实现对系统电压、电源电压和电池的监控。