CN113311211B

CN113311211B - 一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法

Info

Publication number: CN113311211B
Application number: CN202010121068.0A
Authority: CN
Inventors: 袁莹莹
Original assignee: SG Micro Beijing Co Ltd
Current assignee: SG Micro Beijing Co Ltd
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2040-02-26
Also published as: CN113311211A

Abstract

一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法，通过对在电源电压检测电路版图中被忽略的连线电阻，进行电源电压端Vdd外部入口的并列配置，和/或，进行接地端Vss外部入口的并列配置，能够避免因为比较器CMP翻转时的翻转电流在连线电阻上产生压降而造成的错误检测，从而有利于保证对电源电压Vdd的精准检测。

Description

一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法

技术领域

本发明涉及用于芯片电源电压检测的版图连接技术，特别是一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法，通过对在电源电压检测电路版图中被忽略的连线电阻，进行电源电压端Vdd外部入口的并列配置，和/或，进行接地端Vss外部入口的并列配置，能够避免因为比较器CMP翻转时的翻转电流在连线电阻上产生压降而造成的错误检测，从而有利于保证对电源电压Vdd的精准检测。

背景技术

一般精准检测电源电压的电路如图1所示，电源电压Vdd通过分压电阻R1和R2的分压，接到精准比较器CMP的正向输入端(+)，电压为Vdd*(R2/(R1+R2))，精准电压基准Vref接到精准比较器CMP的负向输入端(-)。当电源电压Vdd达到Vref*(1+R1/R2)时，输出电压Vout发生变化，实现了对电源电压Vdd的精准检测。但是，图1所示的精准检测电源电压电路只是一个电路原理示意图，并不是对应版图的实际连线状况。在版图实际连线设计中通常会忽略连线电阻及其影响。本发明人在实际工作中发现，与图1相对应的版图实际连线状况是图2和图3所示的情形。图2是以图1为基础的现有技术中版图源端内部连线电路结构示意图。图3是以图1为基础的现有技术中版图地端内部连线电路结构示意图。如图2所示，版图中，电源电压Vdd到内部电路之间会有一定的连线电阻Rvdd。当电源电压Vdd上升到接近Vref*(1+R1/R2)时，比较器CMP正向输入端(+)电压接近Vref，此时比较器CMP准备将输出电压Vout从0V变到Vdd，这个过程比较器CMP的电流由静态电流增大到翻转电流Icmp(此比较器CMP后也经常接一些具有驱动能力的反相器等电路，Icmp电流会更大)，而Rvdd的存在，会在电阻上产生压降Rvdd*(Ir1+Icmp)(一般Icmp远远大于分压电阻R1中的电流Ir1，之后忽略Ir1)。内部电路的电源电压Vdd2为Vdd-Rvdd*Icmp，Vdd2并不等于Vdd了，从而错误地检测了电源电压Vdd。随电源电压上升，Icmp变大，Rvdd的两端电压也跟着变大，结果是Rvdd，R1，R2，Vref和比较器CMP形成的负反馈，使得Vdd2电压维持在Vref*(1+R1/R2)。直到电源电压Vdd上升到足以提供最大翻转电流Icmp_max时，比较器CMP输出电压Vout从0V变到Vdd，比较器电流恢复到静态电流，完成电源电压Vdd的检测。但此时检测的电源电压并不是原始设计的Vref*(1+R1/R2)，而是多了Rvdd*Icmp_max的电压。比如Rvdd＝100ohm，Ivdd_max＝1mA，即多了100mV的电压。如图3所示，同样的，版图中的接地电压Vss到内部电路之间同样有一定的连线电阻Rvss。当电源电压Vdd接近Vref*(1+R1/R2)时，比较器CMP的电流由静态电流增大到翻转电流Icmp，同样会在Rvss上产生压降Rvss*Icmp，内部电路地电压Vss2不等于Vss了，会有Rvss*Icmp_max的误差。本发明人认为，如果对在电源电压检测电路版图中被忽略的连线电阻，进行电源电压端Vdd外部入口的并列配置，和/或，进行接地端Vss外部入口的并列配置，则能够避免因为比较器CMP翻转时的翻转电流在电线电阻上产生压降而造成的错误检测，从而有利于保证对电源电压Vdd的精准检测。有鉴于此，本发明人完成了本发明。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法，通过对在电源电压检测电路版图中被忽略的连线电阻，进行电源电压端Vdd外部入口的并列配置，和/或，进行接地端Vss外部入口的并列配置，能够避免因为比较器CMP翻转时的翻转电流在连线电阻上产生压降而造成的错误检测，从而有利于保证对电源电压Vdd的精准检测。

本发明的技术方案如下：

一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法，其特征在于，对在电源电压检测电路版图中被忽略的连线电阻，进行电源电压端Vdd外部入口的并列配置，和/或，进行接地端Vss外部入口的并列配置，以避免因为比较器翻转时的翻转电流Icmp在连线电阻上产生压降而造成错误检测，从而实现对电源电压Vdd的精准检测。

所述连线电阻包括从所述比较器的电源脚至所述电源电压端Vdd外部入口的电源脚连线电阻Rvdd，和从所述电源电压端Vdd外部入口至第一分压电阻R1的R1电源连线电阻Rvddr1，所述比较器的正向输入端连接所述第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的中间节点，所述比较器的负向输入端连接参考电压端Vref，所述比较器的输出端连接输出电压端Vout。

Rvddr1＜＜R1。

所述连线电阻包括从所述比较器的地脚至所述接地端Vss外部入口的地脚连线电阻Rvss，和从所述接地端Vss外部入口至第二分压电阻R2的R2地端连线电阻Rvssr2。

Rvssr2＜＜R2。

所述连线电阻包括从所述比较器的电源脚至所述电源电压端Vdd外部入口的电源脚连线电阻Rvdd，和从所述电源电压端Vdd外部入口至第一分压电阻R1的R1电源连线电阻Rvddr1，所述比较器的正向输入端连接所述第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的中间节点，所述比较器的负向输入端连接参考电压端Vref，所述比较器的输出端连接输出电压端Vout，所述连线电阻包括从所述比较器的地脚至所述接地端Vss外部入口的地脚连线电阻Rvss，和从所述接地端Vss外部入口至第二分压电阻R2的R2地端连线电阻Rvssr2，Rvddr1＜＜R1，且Rvssr2＜＜R2，所述比较器的正向输入端电压＝Vdd*(R2/(R1+R2))，Vdd＝Vref*(1+R1/R2)。

本发明的技术效果如下：本发明一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法，在版图中，将R1的电源线和R2的地线独立连接到外部Vdd和Vss入口处，不与有翻转电流的比较器等电路接一起。这样，R1的电源线，虽然也有一定连线电阻Rvddr1，但只要此电阻远远小于R1，R2的地线电阻Rvssr2只要远远小于R2，比较器正向电压就仍为Vdd*(R2/(R1+R2))，而不会因为比较器翻转时的翻转电流而影响此电压，进而能精准检测电源电压为Vref*(1+R1/R2)。

相比于现有技术中电源分压电阻与有翻转电流的比较器等电路接一起，会导致被检测的电源电压有翻转电流与线电阻乘积的误差，而使电源电压检测不准确的状况，本发明将分压电阻的电源和地线分别独立连接到外部Vdd和Vss入口处，解决了因比较器翻转时的翻转电流在连线电阻上产生压降而错误检测了电源电压的问题，从而保证对电源电压Vdd的精准检测。

附图说明

图1是现有技术中一种精准检测电源电压的电路结构示意图。图1中比较器CMP(精准比较器)的正向输入端(+)通过第一电阻R1连接电源电压端Vdd，通过第二电阻R2连接接地端Vss，CMP的负向输入端(-)连接参考电压端Vref(精准电压基准或基准电压)，CMP的输出端即为输出电压端Vout，CMP的电源脚连接电源电压端Vdd，CMP的地脚连接接地端Vss，R1和R2为分压电阻，CMP(+)的输入电压VCMP(+)＝Vdd*(R2/(R1+R2))，因此，当Vdd达到Vref*(1+R1/R2)时，Vout发生变化，实现了对电源电压的精准检测。

图2是以图1为基础的现有技术中版图源端内部连线电路结构示意图。图2中将R1与CMP的电源脚先形成连接节点后再连接到Vdd，这就在连接节点与Vdd之间产生源端连线电阻Rvdd，流过Rvdd上的电流(Ir1+Icmp)在Rvdd上产生的压降为Rvdd*(Ir1+Icmp)，Ir1为流过分压电阻R1的电流，Icmp为流入CMP电源脚的电流。由于Icmp＞＞Ir1，所以内部电路电源电压Vdd2(即连接节点电压或被检测到的电源电压)＝Vdd-Rvdd*Icmp，因此，Vdd2≠Vdd，从而错误地检测了电源电压。

图3是以图1为基础的现有技术中版图地端内部连线电路结构示意图。与图2类似，图3中内部电路接地电压Vss2不等于Vss，会有Rvss*Icmp_max的误差。图3中分压电阻R2与CMP的地脚先形成连接节点后再连接到Vss，这就在连接节点(Vss2)与Vss之间Rvss产生地端连线电阻Rvss，流过Rvss上的电流Icmp在Rvss上产生的压降为Rvss*Icmp。

图4是实施本发明一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法所对应的电路结构示意图。图4中分压电阻R1与CMP的电源脚各自独立地连接到电源电压端Vdd的外部入口，分压电阻R2与CMP的地脚各自独立地连接到接地端Vss的外部入口。这样虽然有R1电源连线电阻Rvddr1，以及R2地端连线电阻Rvssr2，但是Rvddr1＜＜R1，Rvssr2＜＜R2，所以CMP(+)的输入电压VCMP(+)＝Vdd*(R2/(R1+R2))，而不会因为比较器CMP翻转时的翻转电流而影响此电压，进而能精准检测电源电压Vdd为Vref*(1+R1/R2)。

附图标记列示如下：Vdd-电源电压或电源电压端；Vss-接地端或地电压；Vout-输出电压端或输出电压；Vref-参考电压端或参考电压或精准电压基准或基准电压；CMP-比较器；Icmp-比较器翻转电流或流入CMP电源脚的电流；Ir1-流过第一电阻电流；Vdd2-内部电路电源电压；Vss2-内部电路地电压；R1-第一电阻(或第一分压电阻)；R2-第二电阻(或第二分压电阻)；Rvdd-源端连线电阻或电源脚连线电阻；Rvss-地端连线电阻或地脚连线电阻；Rvddr1-R1电源连线电阻；Rvssr2-R2地端连线电阻。

具体实施方式

下面结合附图(图1-图4)对本发明进行说明。

图4是实施本发明一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法所对应的电路结构示意图。同时可以参看图1至图3所表示的本发明人对相关现有技术的技术分析，以便正确理解本发明的发明点。如图4所示，一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法，对在电源电压检测电路版图中被忽略的连线电阻(例如图2至图3中的源端连线电阻Rvdd或地端连线电阻Rvss等)，进行电源电压端Vdd外部入口的并列配置，和/或，进行接地端Vss外部入口的并列配置，以避免因为比较器CMP翻转时的翻转电流Icmp在连线电阻上产生压降而造成错误检测，从而实现对电源电压Vdd的精准检测。所述连线电阻包括从所述比较器CMP的电源脚至所述电源电压端Vdd外部入口的电源脚连线电阻Rvdd，和从所述电源电压端Vdd外部入口至第一分压电阻R1的R1电源连线电阻Rvddr1，所述比较器CMP的正向输入端(+)连接所述第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的中间节点，所述比较器CMP的负向输入端(-)连接参考电压端Vref，所述比较器CMP的输出端连接输出电压端Vout。Rvddr1＜＜R1。所述连线电阻包括从所述比较器CMP的地脚至所述接地端Vss外部入口的地脚连线电阻Rvss，和从所述接地端Vss外部入口至第二分压电阻R2的R2地端连线电阻Rvssr2。Rvssr2＜＜R2，所述比较器的正向输入端电压＝Vdd*(R2/(R1+R2))，Vdd＝Vref*(1+R1/R2)。图4中分压电阻R1与CMP的电源脚各自独立地连接到电源电压端Vdd的外部入口，分压电阻R2与CMP的地脚各自独立地连接到接地端Vss的外部入口。这样虽然有R1电源连线电阻Rvddr1，以及R2地端连线电阻Rvssr2，但是Rvddr1＜＜R1，Rvssr2＜＜R2，所以CMP(+)的输入电压VCMP(+)＝Vdd*(R2/(R1+R2))，而不会因为比较器CMP翻转时的翻转电流而影响此电压，进而能精准检测电源电压Vdd为Vref*(1+R1/R2)。由此可见，当电源电压Vdd达到Vref*(1+R1/R2)时，输出电压Vout发生变化，真正实现了对电源电压Vdd的精准检测。

在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims

1.一种提高电源电压检测精准度的版图连接方法，其特征在于，对在电源电压检测电路版图中被忽略的连线电阻，进行电源电压端Vdd外部入口的并列配置，进行接地端Vss外部入口的并列配置，以避免因为比较器翻转时的翻转电流Icmp在连线电阻上产生压降而造成错误检测，从而实现对电源电压Vdd的精准检测；

所述连线电阻包括从所述比较器的电源脚至所述电源电压端Vdd外部入口的电源脚连线电阻Rvdd，和从所述电源电压端Vdd外部入口至第一分压电阻R1的R1电源连线电阻Rvddr1，所述比较器的正向输入端连接所述第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的中间节点，所述比较器的负向输入端连接参考电压端Vref，所述比较器的输出端连接输出电压端Vout；

2.根据权利要求1所述的提高电源电压检测精准度的版图连接方法，其特征在于，Rvddr1＜＜R1。

3.根据权利要求1所述的提高电源电压检测精准度的版图连接方法，其特征在于，Rvssr2＜＜R2。

4.根据权利要求1所述的提高电源电压检测精准度的版图连接方法，其特征在于，Rvddr1＜＜R1，且Rvssr2＜＜R2，所述比较器的正向输入端电压=Vdd*（R2/（R1+R2）），Vdd=Vref*（1+R1/R2）。