一种超低压低功耗电源监控电路设计
集成电路应用
马镇，王平
中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要： 该文基于CMOS工艺完成了一种超低压低功耗电源监控电路设计。整体电路模块包含带隙基准、振荡器、比较器、计数器、人工复位及输出控制电路，实现的功能包含上电复位、电源欠压警告、电源欠压复位以及外部硬件复位。当电源发生异常时，电路为后级芯片提供一个稳定的复位信号，待电源恢复正常后，经过一定的复位等待时间，复位信号恢复正常。经电路封装后测试：电源电流7.1 μA，最低工作电压1 V，复位周期1.95 s，复位阈值2.92 V。
中图分类号：TN772文献标识码：ADOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2026.07.002
中文引用格式：马镇，王平. 一种超低压低功耗电源监控电路设计［J］.集成电路应用，2026，43（7）：5-11.
英文引用格式：Ma Zhen，Wang Ping. Design of an ultra-low-voltage low-power supply monitoring circuit［J］.Application of IC，2026，43（7）：5-11.
中文引用格式：马镇，王平. 一种超低压低功耗电源监控电路设计［J］.集成电路应用，2026，43（7）：5-11.
英文引用格式：Ma Zhen，Wang Ping. Design of an ultra-low-voltage low-power supply monitoring circuit［J］.Application of IC，2026，43（7）：5-11.
Design of an ultra-low-voltage low-power supply monitoring circuit
Ma Zhen，Wang Ping
The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group
Abstract： An ultra-low-voltage low-power supply monitoring circuit is designed based on CMOS process, including reference voltage, oscillator, comparator, counter, manual reset logic, and combinational logic circuits. The circuit can realize power-on reset, power supply undervoltage warning, power supply undervoltage reset, and external hardware reset functions. When the supply voltage goes out of tolerance, the circuit asserts a stable reset signal to the downstream IC. Once the supply returns to normal, the reset signal is de-asserted after a preset reset delay time. After the circuit was packaged and tested: the power supply current was 7.1 μA; the minimum operating voltage was 1 V; the reset cycle was 1.95 s; and the reset threshold was 2.92 V.
Key words : low-power consumption; power supply monitoring; ultra-low-voltage bandgap reference; oscillator
引言
在嵌入式系统及微处理器的应用中，电源电压的瞬态波动、上电与掉电过程中的不确定状态，以及手动复位引发的逻辑冲突，均可能导致程序执行紊乱、存储数据损坏甚至系统死锁。因此，引入具备电压检测复位时序控制及手动复位管理功能的微处理器电源监控电路，已成为保障系统上电可靠复位、实时响应异常状态并规避乱码风险的关键手段，是提升整体系统鲁棒性与安全性的必要方案［1］。
本文设计了一款可以工作在超低电压下,且具有低温漂、低功耗、高精度特性的监控电路。基准电路采用改进Banba结构，增加输入管衬底调制，通过运算放大器将PTAT和CTAT电流加权求和，得到可在极低电源电压下工作的低温漂电压基准；电路比较器结构采用迟滞比较器，避免电源在复位阈值附近波动时产生多次复位输出；振荡器采用电流控制环形结构，通过控制流经环路的电流来调节阻容充放电速度，从而调节振荡频率，对PVT有较高的抗干扰性，并具有极低的功耗；计数器为异步二进制计数器；输出级采用推挽输出结构。
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作者信息：
王平
(中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡214035)
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