具有多输出范围的电压调节器及其控制方法技术

一种固态集成电路设计技术领域的具有多输出范围的电压调节器及其控制方法，该电压调节器包括：PMOS调节器、内置第一开关的电阻分压器、负电荷泵和下拉电流源，PMOS调节器与电阻分压器相连，电阻分压器的输出端作为输出电压且通过第二开关接地，电阻分压器的输出端分别通过第三和第四开关与负电荷泵和下拉电流源相连。本发明专利技术能够有效地避免漏电流的发生，与传统的单一输出范围的电荷泵或调节器相比，能够满足不同的电压范围要求，并能够解决漏电流引起的NMOS衬底的反向电压连接问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种固态集成电路设计
的装置及方法，具体是一种用于 CMOS(互补金属氧化物半导体）图像传感器的具有多输出范围的电压调节器及其控制方 法。
技术介绍
现有技术中，电荷泵或线性电压调节器只提供单一电压输出范围，即负电压或正 电压。负电压驱动器通常包含负电荷泵和稳压器。调节器通常由运算放大器，大功率M0S 管和电阻分压器组成。这些单一输出电压范围设计无需特别关注漏电流。 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1700129公开（公告）日 2005. 11. 23,公开了一种具有输出短路电流限流功能的调压器（如图1所示），其能够控制 输出短路电流值成为设定值，从而抑制泄漏。采用恒流源代替输出短路电流限流电路中的 输出短路电流探测电阻，由此输出短路电流可以被控制成设定值，并且能够抑制输出短路 电流的泄漏。但该技术只能提供正电平输出，不具有负电压和接地选择。无法满足CMOS图 像传感器的不同电压输出的要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种具有多输出范围的电压调节器及 其控制方法，通过特殊处理的NM0S管的衬底连接，有效地避免漏电流的发生。与传统的单 一输出范围的电荷泵或调节器相比，本专利技术能够满足不同的电压范围要求，并能够解决漏 电流引起的NM0S衬底的反向电压连接问题。 本专利技术是通过以下技术方案实现的： 本专利技术涉及一种具有多输出范围的电压调节器，包括：PM0S调节器、内置第一开 关的电阻分压器、负电荷泵和下拉电流源，其中：PM0S调节器与电阻分压器相连，电阻分压 器的输出端作为输出电压且通过第二开关接地，电阻分压器的输出端分别通过第三和第四 开关与负电荷泵和下拉电流源相连。 本专利技术涉及上述调节器的电压控制方法，包括： 1)当需要输出负电压时，闭合第一和第三开关并断开第二和第四开关，负电荷泵 启动并提供负电压，PM0S调节器输出电压与参考电压相同，此时输出电压基于电阻分压器 对输入电压分压得到。 2)当需要输出正电压时，断开第二和第三开关并闭合第一和第四开关，通过下拉 电流源和电阻分压器控制输出端电压。 3)当需要接地时，断开第一、第三和第四开关并闭合第二开关，输出电压即通过第 二开关接地。【附图说明】 图1为现有技术不意图。 图2为本专利技术原理示意图。 图3为实施例结构示意图。【具体实施方式】 下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1 如图2所示，本实施例包括：PMOS调节器11、内置第一开关16的电阻分压器12、 负电荷泵13和下拉电流源14,其中：PMOS调节器11与电阻分压器12相连，电阻分压器12 的输出端作为输出电压24且通过第二开关18接地，电阻分压器12的输出端分别通过第三 开关15和第四开关17与负电荷泵13和下拉电流源14相连。 所述的负电荷泵13的输入端通过控制开关27有条件接收电荷泵时钟信号36,以 实现输出电平为正、负或零。 所述的电阻分压器12包括电阻值分别为&和（X-I)、的两个串联连接的电阻19 和20,其中：X为电阻分压器12的比例系数。 所述的控制方法包括： 1)当需要输出电压24为负电压输出时，闭合第三开关15和第一开关16并断开第 四开关17和18,负电荷泵13启动并提供负电压21，通过PMOS调节器11强制使反馈点22 的电压与参考电压23相同，此时输出电压24基于电阻分压器12对输入电压25分压得到， 即v24=V25-X(V25-V23)，并且有v23 < ^Y^V2S。 2)当需要输出电压24为正电压输出时，断开第三开关15和第二开关18并闭合第 一开关16和17,通过下拉电流源14和电阻分压器12控制输出端电压V24=V25-X(V25-V23)， 并且有V23>^V2S。 3)当需要接地输出时，断开第一、第三和第四开关16、15和17并闭合第二开关 18,输出电压24即通过第二开关18连接到地电位38。 如图3所示，为本实施例具体结构示意图。本实施例中无论输出电压24选择负电 压或正电压输出，都必须确保没有造成元件衬底漏电流。 所述的第一开关16通过PMOS开关M28实现，该PMOS开关M28的漏极与电阻分压 器19的输入端相连。 本实施例中优选在PMOS开关M28上增设NM0S开关M33,该NM0S开关M33的栅极 和漏极分别与PMOS开关M28的栅极和漏极相连，源极接地；当输出电压24选择为接地时， 电阻分压器12的一头通过NM0S开关M33的源极接地，另一头接到输出电压24,也是接地。 保证此时，电阻分压器没有电流通过。 所述的第二开关18包括：两个源极相连的PMOS开关M29、M32和三个共栅极的 NM0S管M30、M34、M35以及NM0S开关M31，其中：NM0S管M30的栅极、源极和漏极分别与PMOS 开关M32、NM0S管M34以及M35的栅极相连，NM0S管M34以及M35的源极分别接地，PMOS 开关M29的漏极与NMOS管M34的栅极相连，NMOS开关M31的漏极与NMOS管M35的栅极相 连，NM0S开关M31的源极和衬底与输出电压24相连，PM0S开关M32的漏极与NM0S管M35 的栅极相连，NMOS管M34、M35的漏极分别与NMOS管M34的漏极和电阻分压器12的输出端 相连，二极管连接的M34产生基准电流，M35为M34的电流镜。 所述的PM0S调节器11包括：放大器Q39和PM0S开关M26、功率管M40以及PM0S 二极管M41，其中：电阻分压器12的分压端和参考电压23作为放大器Q39的两个输入，PM当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多输出范围的电压调节器，其特征在于，包括：PMOS调节器、内置第一开关的电阻分压器、负电荷泵和下拉电流源，其中：PMOS调节器与电阻分压器相连，电阻分压器的输出端作为输出电压且通过第二开关接地，电阻分压器的输出端分别通过第三和第四开关与负电荷泵和下拉电流源相连。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：芯视达系统公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY