本技術(shù)涉及電子，具體涉及一種電壓鉗位電路及芯片。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有的電子系統(tǒng)中，電壓鉗位電路用于限制電源電壓的最大值，以防止過(guò)高的電壓損壞電路元件。然而，傳統(tǒng)的電壓鉗位電路通常使用串聯(lián)的穩(wěn)壓管來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，其鉗位電壓是穩(wěn)壓管個(gè)數(shù)的整數(shù)倍，這使得鉗位電壓的調(diào)整不夠靈活。此外，傳統(tǒng)的電壓鉗位電路和過(guò)壓保護(hù)電路是分開(kāi)實(shí)現(xiàn)的，這增加了電路的復(fù)雜性和成本。

2、隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)電源電路的保護(hù)要求也越來(lái)越高。因此，如何設(shè)計(jì)一種既能夠靈活調(diào)整鉗位電壓，又能實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)的電路，成為當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是克服上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)提供了一種電壓鉗位電路及芯片。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種電壓鉗位電路，包括：基準(zhǔn)電壓電路，鏡像電流源電路，運(yùn)放電路，過(guò)壓保護(hù)電路，電壓調(diào)節(jié)電路，取樣電路，其中，取樣電路用于對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行采樣，以得到采樣電壓；鏡像電流源電路與運(yùn)放電路、過(guò)壓保護(hù)電路分別連接，鏡像電流源電路用于為運(yùn)放電路、過(guò)壓保護(hù)電路分別提供偏置電流；運(yùn)放電路用于對(duì)采樣電壓和第一基準(zhǔn)電壓的差值進(jìn)行放大處理，得到輸出放大電壓，電壓調(diào)節(jié)電路的輸入端與運(yùn)放電路的輸出端電性連接，電壓調(diào)節(jié)電路用于基于輸出放大電壓對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，當(dāng)輸入電源電壓大于或等于預(yù)設(shè)鉗位電壓時(shí)，電壓調(diào)節(jié)電路用于拉低輸入電源電壓并使得輸入電源電壓調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)鉗位電壓；過(guò)壓保護(hù)電路的輸入端與運(yùn)放電路輸出端電性連接，當(dāng)運(yùn)放電路的輸出放大電壓大于或等于預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路的輸出端輸出低電平，其中，當(dāng)過(guò)壓保護(hù)電路的輸出端為低電平時(shí)用于指示對(duì)電路進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)；基準(zhǔn)電壓電路用于提供第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓，其中，第二基準(zhǔn)電壓用于向運(yùn)放電路和過(guò)壓保護(hù)電路提供工作電壓。

3、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，取樣電路對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行采樣得到采樣電壓，運(yùn)放電路對(duì)采樣電壓和第一基準(zhǔn)電壓的差值進(jìn)行放大處理得到輸出放大電壓，電壓調(diào)節(jié)電路基于輸出放大電壓對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)輸入電源電壓大于或等于預(yù)設(shè)鉗位電壓時(shí)，電壓調(diào)節(jié)電路用于拉低輸入電源電壓以使得輸入電源電壓調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)鉗位電壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行電壓鉗位的目的；同時(shí)，當(dāng)運(yùn)放電路的輸出放大電壓大于或等于預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路的輸出端輸出低電平，以指示對(duì)電路進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)的目的。通過(guò)集成電壓鉗位與過(guò)壓保護(hù)功能于同一電路中，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了布線復(fù)雜度，從而降低了整體電路的制造成本和面積。

4、可選的，取樣電路包括依次串聯(lián)連接的第一穩(wěn)壓管、第二穩(wěn)壓管、第三穩(wěn)壓管、第一電阻和第二電阻，其中，第一穩(wěn)壓管的負(fù)極作為取樣電路的輸入端，用于接入輸入電源電壓，第二穩(wěn)壓管的負(fù)極與第一穩(wěn)壓管的正極電性連接，第三穩(wěn)壓管的負(fù)極與第二穩(wěn)壓管的正極電性連接，第一電阻連接于第三穩(wěn)壓管的正極與第二電阻之間，第二電阻連接于第一電阻與接地端之間；其中，第一電阻和第二電阻的連接處作為取樣電路的輸出端，用于輸出采樣電壓。

5、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，該取樣電路包括依次串聯(lián)連接的第一穩(wěn)壓管、第二穩(wěn)壓管、第三穩(wěn)壓管、第一電阻和第二電阻，其中，第二電阻兩端電壓為輸出的采樣電壓，根據(jù)該取樣電路可對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。后續(xù)的運(yùn)放電路通過(guò)將采樣電壓和第一基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大處理并根據(jù)結(jié)果對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得采樣電壓與第一基準(zhǔn)電壓基本相等或接近，當(dāng)采樣電壓等于第一基準(zhǔn)電壓時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電源電壓的電壓值則為預(yù)設(shè)鉗位電壓，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行電壓鉗位的目的；另外，還可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，通過(guò)調(diào)整第一電阻和第二電阻的阻值大小，可以得到想要的預(yù)設(shè)鉗位電壓。相關(guān)技術(shù)中的電壓鉗位電路通常依賴(lài)串聯(lián)穩(wěn)壓管的數(shù)量來(lái)設(shè)定鉗位電壓，這種方式導(dǎo)致鉗位電壓的調(diào)整受限于穩(wěn)壓管個(gè)數(shù)的整數(shù)倍，缺乏靈活性，本技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入電源電壓的鉗位電壓進(jìn)行靈活調(diào)整的目的。此外，通過(guò)設(shè)計(jì)依次串聯(lián)連接的第一穩(wěn)壓管、第二穩(wěn)壓管和第三穩(wěn)壓管，可以防止芯片在啟動(dòng)電壓之前有電流消耗。

6、可選的，鏡像電流源電路包括恒流源電路、第一鏡像電流源支路、第二鏡像電流源支路、第三鏡像電流源支路及第四鏡像電流源支路，其中，恒流源電路用于輸出預(yù)設(shè)恒流值的電流，第一鏡像電流源支路連接于第二基準(zhǔn)電壓和恒流源電路之間；第二鏡像電流源支路連接于第二基準(zhǔn)電壓與第一級(jí)放大電路之間，第二鏡像電流源支路用于向第一級(jí)放大電路提供第一偏置電流；第三鏡像電流源支路連接于第二基準(zhǔn)電壓與第二級(jí)放大電路之間，第三鏡像電流源支路用于向第二級(jí)放大電路提供第二偏置電流，其中，運(yùn)放電路包括第一級(jí)放大電路和第二級(jí)放大電路；第四鏡像電流源支路連接于第二基準(zhǔn)電壓與過(guò)壓保護(hù)電路之間，第四鏡像電流源支路用于向過(guò)壓保護(hù)電路提供第三偏置電流。

7、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)采用恒流源電路作為基準(zhǔn)，結(jié)合各個(gè)鏡像電流源支路的設(shè)計(jì)，確保了各級(jí)電路及保護(hù)電路所獲得的偏置電流具有高度的穩(wěn)定性和良好的匹配性，從而提高了整個(gè)電壓鉗位電路的精度和可靠性。合理的偏置電流分配策略，使得第一級(jí)放大電路、第二級(jí)放大電路以及過(guò)壓保護(hù)電路均能獲得所需的最佳工作電流，既保證了信號(hào)處理的準(zhǔn)確性，又確保了保護(hù)電路的及時(shí)響應(yīng)，提升了電路的整體性能；為過(guò)壓保護(hù)電路提供穩(wěn)定且充足的偏置電流，使得該電路在檢測(cè)到電壓異常時(shí)能夠迅速啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制，有效防止電路元件因過(guò)壓而損壞，提高了電路的安全性和使用壽命。本技術(shù)方案中電壓鉗位電路通過(guò)創(chuàng)新的鏡像電流源電路設(shè)計(jì)，解決了電流穩(wěn)定性、匹配性、偏置電流分配以及過(guò)壓保護(hù)效率等關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了電路性能的顯著提升和可靠性的增強(qiáng)。

8、可選的，第一鏡像電流源支路包括第一pmos管和第二pmos管，第二鏡像電流源支路包括第三pmos管和第四pmos管，第三鏡像電流源支路包括第五pmos管和第六pmos管，第四鏡像電流源支路包括第七pmos管和第八pmos管，其中，第一pmos管漏極與第二pmos管的源極電性連接，第二pmos管的漏極與恒流源電路電性連接；第三pmos管漏極與第四pmos管的源極電性連接，第四pmos管的漏極與第一級(jí)放大電路的第一輸入端電性連接；第五pmos管漏極與第六pmos管的源極電性連接，第六pmos管的漏極與第二級(jí)放大電路的第一輸入端電性連接；第七pmos管漏極與第八pmos管的源極電性連接，第八pmos管的漏極與過(guò)壓保護(hù)電路的第一輸入端電性連接；第一pmos管的柵極與第一pmos管的漏極電性連接，且第三pmos管的柵極、第五pmos管的柵極及第七pmos管的柵極均與第一pmos管的柵極電性連接，第二pmos管的柵極與第二pmos管的漏極電性連接，且第四pmos管的柵極、第六pmos管的柵極及第八pmos管的柵極均與第二pmos管的柵極電性連接；第一pmos管的源極、第三pmos管的源極、第五pmos管的源極及第七pmos管的源極均連接第二基準(zhǔn)電壓。

9、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)采用pmos管作為電流鏡的核心元件，并利用其柵極和漏極的特殊連接方式（如柵極和漏極短路），可以確保從恒流源電路到各個(gè)支路的電流鏡像具有高度的精確性，從而減少了因電流不匹配引起的誤差；pmos管的源極跟隨器配置或類(lèi)似的電流鏡連接方式有助于穩(wěn)定各級(jí)電路輸入端的電壓，減小因電壓波動(dòng)引起的電路性能波動(dòng)，提高了電路的抗干擾能力和穩(wěn)定性。

10、可選的，第一級(jí)放大電路包括第九pmos管、第十pmos管、第一nmos管及第二nmos管，第二級(jí)放大電路包括第三nmos管，其中，第九pmos管的源極、第十pmos管的源極均與第四pmos管的漏極電性連接，第九pmos管的漏極與第一nmos管的漏極電性連接，第十pmos管的漏極與第二nmos管的漏極電性連接，第一nmos管的源極和第二nmos管的源極均與接地端電性連接，第一nmos管的柵極和第二nmos管的柵極均與第一nmos管的漏極電性連接；第九pmos管的柵極用于接入第一基準(zhǔn)電壓，第十pmos管的柵極用于接入采樣電壓，第十pmos管的漏極與第三nmos管的柵極電性連接，第三nmos管的源極與接地端電性連接，第三nmos管的漏極與第六pmos管的漏極電性連接，第三nmos管的漏極作為運(yùn)放電路的輸出端。

11、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，采用差分放大結(jié)構(gòu)（如第九pmos管、第十pmos管與第一、第二nmos管構(gòu)成的差分對(duì)）可以減小共模噪聲對(duì)信號(hào)的影響，提高信號(hào)的信噪比；通過(guò)級(jí)聯(lián)第二級(jí)放大電路（如第三nmos管構(gòu)成的共源放大器），可以進(jìn)一步放大信號(hào)，并擴(kuò)展電路的帶寬，使電路能夠處理更高頻率的信號(hào)；合理的放大電路設(shè)計(jì)可以確保電路在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，并輸出穩(wěn)定的放大信號(hào)。本技術(shù)方案中的電壓鉗位電路通過(guò)優(yōu)化放大電路的設(shè)計(jì)，顯著提高了電路的信號(hào)放大能力、噪聲抑制能力、帶寬擴(kuò)展能力和輸出穩(wěn)定性，從而提升了電路的整體性能和可靠性。

12、可選的，過(guò)壓保護(hù)電路包括第四nmos管，其中，第四nmos管的柵極與運(yùn)放電路的輸出端電性連接，第四nmos管的源極與接地端電性連接，第四nmos管的漏極作為過(guò)壓保護(hù)電路的輸出端。

13、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)將第四nmos管的柵極與運(yùn)放電路的輸出端電性連接，該電路能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)輸出電壓的變化。當(dāng)輸出電壓超過(guò)第四nmos管的閾值電壓時(shí)，第四nmos管將導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓檢測(cè)。過(guò)壓保護(hù)電路通過(guò)采用簡(jiǎn)單的nmos管設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓鉗位電路中過(guò)壓情況的有效檢測(cè)和快速保護(hù)，提高了電路的安全性和可靠性。過(guò)壓保護(hù)電路的存在顯著提高了電壓鉗位電路的安全性。在異常情況下，如電源電壓突變或負(fù)載短路等，過(guò)壓保護(hù)電路能夠迅速響應(yīng)，將電壓限制在安全范圍內(nèi)，防止電路損壞或引發(fā)更嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

14、可選的，電壓調(diào)節(jié)電路包括第五nmos管，其中，第五nmos管的柵極與運(yùn)放電路的輸出端電性連接，第五nmos管的源極與接地端電性連接，第五nmos管的漏極用于接入輸入電源電壓。

15、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，第五nmos管的柵極與運(yùn)放電路的輸出端電性連接，第五nmos管的漏極用于接入輸入電源電壓，運(yùn)放電路的輸出信號(hào)作為第五nmos管的柵極電壓，直接決定了第五nmos管的導(dǎo)通程度，進(jìn)而控制了通過(guò)第五nmos管的電流和電壓降，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入電源電壓或電路中某個(gè)電壓點(diǎn)的精確調(diào)節(jié)的目的。

16、可選的，電壓調(diào)節(jié)電路還包括第三電阻和第一電容，其中，第三電阻和第一電容串聯(lián)連接于第五nmos管的柵極與接地端之間。

17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)第三電阻和第一電容構(gòu)成濾波電路，對(duì)運(yùn)放電路的輸出放大電壓信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾波電路的存在使得第五nmos管的柵極電壓更加穩(wěn)定，減少了因噪聲和干擾引起的電壓波動(dòng)。這有助于提高電壓調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，確保電路能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。

18、可選的，第四nmos管為薄柵氧器件，第五nmos管為厚柵氧器件。

19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，第四nmos管為薄柵氧器件，第五nmos管為厚柵氧器件，第四nmos管的開(kāi)啟電壓低于第五nmos管的導(dǎo)通電壓，這樣當(dāng)輸入電源電壓較高時(shí)，第四nmos管會(huì)優(yōu)先第五nmos管打開(kāi)（或?qū)ǎ梢源_保在進(jìn)行電壓鉗位時(shí)進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)。

20、第二方面，本技術(shù)還提供了一種芯片，包括前述任一項(xiàng)的電壓鉗位電路。

21、綜上所述，本技術(shù)中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

22、1、實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行電壓鉗位和過(guò)壓保護(hù)的目的，通過(guò)集成電壓鉗位與過(guò)壓保護(hù)功能于同一電路中，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，從而降低了整體電路的制造成本和面積；

23、2、避免了相關(guān)技術(shù)中通常依賴(lài)串聯(lián)穩(wěn)壓管的數(shù)量來(lái)設(shè)定鉗位電壓導(dǎo)致缺乏靈活性的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入電源電壓的鉗位電壓進(jìn)行靈活調(diào)整的目的。