Progetto e sviluppo di un circuito di power-on-reset a bassa tensione basato su un riferimento bandgap

Power-On-Reset circuits are crucial building blocks in integrated circuits that ensure proper detection of the minimum and maximum reset threshold levels. However, the conventional POR circuits are usually the BJT based and are suitable for the thresholds which are greater than Vbe. In this work, an ultra-low-voltage bandgap-based POR circuit is proposed, whose reset threshold levels are designed to be insensitive to temperature variations. For supply sensing and temperature compensation, a bandgap voltage reference is employed, whose op-amp is used as a comparator in an open-loop configuration. Instead of using BJTs as the bandgap core, as in conventional architectures, MOSFETs operating in the subthreshold region are utilized. This architecture is therefore suitable for sub-1 V applications. The circuit is designed and evaluated using PVT corners and Monte Carlo simulations. Simulation results demonstrate robust operation across temperature and supply variations, achieving stable reset thresholds suitable for low-voltage applications.

I circuiti di Power-On-Reset sono blocchi fondamentali nei circuiti integrati che garantiscono il corretto rilevamento dei livelli minimo e massimo della soglia di reset. Tuttavia, i circuiti POR convenzionali sono generalmente basati su BJT e risultano adatti per soglie superiori a Vbe. In questo lavoro viene proposto un circuito POR basato su bandgap a bassissima tensione, i cui livelli di soglia di reset sono progettati per essere insensibili alle variazioni di temperatura. Per il rilevamento della tensione di alimentazione e la compensazione termica, viene utilizzato un riferimento di tensione bandgap, il cui amplificatore operazionale è impiegato come comparatore in configurazione ad anello aperto. Invece di utilizzare BJT come nucleo del bandgap, come nelle architetture convenzionali, vengono impiegati MOSFET operanti nella regione di sottosoglia. Questa architettura risulta pertanto adatta ad applicazioni con tensioni inferiori a 1 V. Il circuito è progettato e valutato mediante analisi agli angoli PVT e simulazioni Monte Carlo. I risultati di simulazione dimostrano un funzionamento robusto rispetto alle variazioni di temperatura e della tensione di alimentazione, ottenendo soglie di reset stabili e adatte ad applicazioni a bassa tensione.