一种编程电压监测电路

文档序号:750332 发布日期:2021-04-02 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 一种编程电压监测电路 (Programming voltage monitoring circuit ) 是由 杜海军 孙轶君 于 2020-12-18 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种编程电压监测电路,主要是针对FPGA电路尤其是反熔丝FPGA电路,在高压编程或常压工作状态下,监测编程电源VSV的状态,实现高压时输出0,工作电压时输出1的监测结果。本发明的电路结构,可以根据设计和工艺条件,与编程电压进行匹配。能够准确识别编程电压的变化状态,在指定变化区间,转化出监测信号。可以把监测信号,转化成稳定的数字信号,提供给内部电路,配合编程过程或工作过程。(The invention relates to a programming voltage monitoring circuit, which mainly aims at an FPGA circuit, in particular to an anti-fuse FPGA circuit, and monitors the state of a programming power supply VSV under the high-voltage programming or normal-voltage working state, so that 0 is output at high voltage, and a monitoring result of 1 is output at working voltage. The circuit structure of the invention can be matched with a programming voltage according to design and process conditions. The change state of the programming voltage can be accurately identified, and a monitoring signal is converted in a specified change interval. The monitoring signal can be converted into a stable digital signal and provided for an internal circuit to cooperate with a programming process or a working process.)

一种编程电压监测电路

技术领域

本发明涉及FPGA尤其是反熔丝FPGA的设计和应用领域,尤其涉及反熔丝FPGA的电路编程。

背景技术

由于FPGA电路尤其是反熔丝FPGA电路,无论是在编程状态,还是在普通工作状态,编程电源端都是加载有高电压的,区别是电压值的高低。内部逻辑电路如何识别电路处于哪个状态,是确保电路稳定工作的重要依据。现有电路结构中,无法根据设计和工艺条件,对编程电压进行准确识别和监测。

发明内容

本发明提出了一种编程电压监测电路,可以准确判定电路状态,确保电路在编程和工作状态都稳定可靠。本发明主要是根据编程电源的变化,准确判定电路状态,并转化成数字信号,输出给内部逻辑电路。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种编程电压采集电路,包括:顺序连接的编程电压采集单元、控制信号转换单元、编程电压状态识别单元、数字信号转化单元、输出驱动单元,以及与编程电压采集单元、编程电压状态识别单元连接的编程电源VSV,与编程电压采集单元、控制信号转换单元、编程电压状态识别单元、数字信号转化单元、输出驱动单元连接的内部逻辑工作电源VCCA。

所述编程电压采集单元包括PMOS管P1和NMOS管N1、N2、N3;

所述P1栅极与电源VCCA连接,源极与编程电源VSV连接,漏极与N1的源极连接;N1、N2、N3的栅极均与编程电源VSV连接,N1的漏极作为编程电压采集单元的输出Y1,并与N2的源极连接;N2的漏极与N3的源极连接,N3的漏极接地

所述编程电压状态识别单元包括PMOS管P2和NMOS管N4;

所述P2的栅极、N4的栅极与编程电压采集单元的输出Y1连接,P2的源极与电源VCCA连接,漏极与N4的源极连接,N4的源极作为编程电压状态识别单元的输出Y2,并与N4的源极连接;N4的漏极接地。

所述编程电压状态识别单元包括PMOS管P3和NMOS管N5、N6、N7、N8;

所述P3栅极与电源VCCA连接,源极与编程电源VSV连接,漏极与N5的栅极、源极连接;N5的漏极与N6的栅极、源极连接;N6的漏极与N7的栅极、源极连接,N7的漏极作为编程电压状态识别单元的输出Y3,并与N8的源极连接,N8的栅极与编程电压状态识别单元的输出Y2连接,N8的漏极接地。

一种编程电压采集电路,包括:

编程电压采集电路,用于将编程电压作为输入信号,对编程电压的数值进行采集和判别,并生成对应的输出电压信号;

控制信号转换电路,用于接收编程电压采集电路的电压信号变化情况,生成对应的控制信号;

编程电压状态识别电路,用于根据控制信号转换电路的控制信号对编程电压的状态进行判断和识别,给出针对编程电压的识别信号;

数字信号转换单元,用于将识别信号转化成数字信号;

输出驱动单元,用于根据数字信号驱动FPGA内部控制电路。

一种编程电压采集方法,将编程电压作为输入信号,对编程电压的数值进行采集和判别,并生成对应的输出电压信号,包括以下步骤:

编程电源VSV电压值在编程高压和工作电压之间变化;内部逻辑工作电源为恒定电压;

当VSV上升为高压时,监测电路输出信号为0;在VSV由高压降到工作电压时,监测电路输出信号为1。

当开始编程状态时,编程电源VSV从V1开始上升。当上升到V2时,监测电路识别出VSV的状态,输出信号变为低电平;当VSV上升到高压时,监测电路输出信号稳定输出0。

当编程结束时,编程电源VSV从高压开始下降。当下降到V3时,监测电路识别出VSV的状态,输出信号变为高电平;当VSV下降到工作电压时,监测电路输出信号稳定输出1。

一种编程电压采集方法,包括以下步骤:

编程电压采集电路将编程电压作为输入信号,对编程电压的数值进行采集和判别,并生成对应的输出电压信号;

控制信号转换电路接收编程电压采集电路的电压信号变化情况,生成对应的控制信号;

编程电压状态识别电路根据控制信号转换电路的控制信号对编程电压的状态进行判断和识别,给出针对编程电压的识别信号;

数字信号转换单元将识别信号转化成数字信号;

输出驱动单元根据数字信号驱动FPGA内部控制电路。

本发明具有以下有益效果及优点:

1.本发明的电路结构,可以根据设计和工艺条件,与编程电压进行匹配。

2.本发明的电路结构,能够准确识别编程电压的变化状态,在指定变化区间,转化出监测信号。

3.本发明的电路结构,可以把监测信号,转化成稳定的数字信号,提供给内部电路,配合编程过程或工作过程。

附图说明

图1编程电压监测电路结构图;

图2编程电压上升过程监测时序图;

图3编程电压下降过程监测时序图;

图4编程电压监测电路状态示意图;

图5编程电压采集部分的具体结构图;

图6控制信号转换部分的具体结构图;

图7编程电压状态识别部分的具体结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

编程电压采集电路,将编程电压作为输入信号,对编程电压的数值进行采集和判别,并生成对应的输出电压信号。

控制信号转换电路,接收采集电路的电压信号变化情况,生成对应的控制信号,用于对编程电压进行识别。

状态识别电路,同时接收变化中的控制信号和编程电压,在特定的电压区间内,给出针对编程电压的识别信号。

数字信号转换和驱动电路,将识别信号转化成稳定的数字信号,即0或1,然后通过驱动电路,输出给FPGA的内部控制电路。

步骤如下:

1.在FPGA编程上电后,监测编程电源端的电压状态。

2.把监测到的电压状态,转化为数字信号。

3.将数字信号发送给内部逻辑电路,用来控制内部电路,配合编程过程或工作过程。

如图1所示,编程电压监测电路包括编程电压采集、控制信号转换、编程电压状态识别、数字信号转化、输出驱动等五个部分组成。其中,VSV是编程电源,VCCA是内部逻辑工作电源。

电路上电后,编程电源VSV电压值是根据编程过程,在编程高压(11.8V)和工作电压(2.5V)之间变化。内部逻辑工作电源为恒定2.5V。当VSV上升为高压(11.8V)时,监测电路输出信号为0;在VSV由11.8V降到工作电压(2.5V)时,监测电路输出信号为1。

如图2所示,电路上电后,当开始编程状态时,编程电源VSV从2.5V开始上升。当上升到8V左右时,监测电路识别出VSV的状态,输出信号变为低电平。当VSV上升到高压(11.8V)时,监测电路输出信号稳定输出0。

如图3所示,当编程结束时,编程电源VSV从11.8V开始下降。当下降到3.5V左右时,监测电路识别出VSV的状态,输出信号变为高电平。当VSV下降到工作电压(2.5V)时,监测电路输出信号稳定输出1。

如图4所示,使用本发明的监测电路,可以准确监测VSV的电压变化过程,实现高压时输出0,工作电压时输出1的监测结果。

如图5所示,编程电压采集部分的具体结构图,使用VSV电源本身作为输入端,同时VSV也作为电源端,通过MOS管进行分压,对变化的VSV电压值进行采集,并生成采集信号Y1。

如图6所示,控制信号转换部分的具体结构图,使用采集信号Y1作为输入端,使用工作电压VCCA作为电源端,将采集信号转换为常压的控制信号Y2。

如图7所示,编程电压状态识别部分的具体结构图,使用转换出来的控制信号Y2作为输入端,使用VSV作为电源端,通过一串MOS管做成的串联电阻,可以控制在VSV特定的电压区间内,生成识别信号Y3。

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