负压电荷泵制造技术

本发明专利技术公开了一种负压电荷泵，包括：分压电路，连接在电荷泵输出的负压和第一基准电压之间，输出分压作为反馈电压连接到第一运算放大器的第一输入端，第一运算放大器的第二输入端接地；第一运算放大器的输出端连接到第一NMOS管的栅极，第一NMOS管的源极接地，漏极输出时钟控制信号；时钟信号依次通过时钟频率控制电路和时钟幅度控制电路输入到电荷泵，时钟控制信号输入到时钟控制电路调节时钟信号的幅度；第二比较器监控时钟控制信号的大小并在时钟控制信号大于第一偏置电压时使时钟频率控制电路降低时钟信号频率，使电荷泵的能力和低负载电流匹配。本发明专利技术能提高电路稳定性。

Negative charge charge pump

The invention discloses a negative charge pump, including: the divider circuit is connected between the negative charge pump output and a first reference voltage, the output voltage as a feedback voltage is connected to the first input terminal of the first operational amplifier, a first operational amplifier second is connected with the input end; the first output terminal of the operational amplifier is connected to the gate the first NMOS pipe, NMOS pipe first source grounded drain output clock control signal; the clock signal passes through the clock frequency of the clock control circuit and amplitude control circuit input to the charge pump clock amplitude control signal input to the clock control circuit adjusts the clock signal; comparator second monitoring clock control signal and the clock size the frequency control circuit to reduce the frequency of a clock signal in the clock control signal is greater than the first bias voltage, the capacity of the charge pump and low load Flow matching. The invention can improve the stability of the circuit.

【技术实现步骤摘要】
负压电荷泵
本专利技术涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种负压电荷泵(Negativechargepump)。
技术介绍
如图1所示，是现有负压电荷泵的示意图，本专利技术实施例负压电荷泵包括：分压电路5，所述分压电路5连接在电荷泵1输出的负压VNEG和第一基准电压VREF0之间，所述分压电路5输出所述负压VNEG和所述第一基准电压VREF0的分压作为反馈电压VNEG_DIV。所述分压电路5由第一电阻串组成，图2中所述第一电阻串由多个电阻R1串联而成。所述第一基准电压VREF0由基准电压调节电路输出。图1中，所述基准电压调节电路包括第二运算放大器4，所述第二运算放大器4的输出端作为所述基准电压调节电路的输出端并输出所述第一基准电压VREF0；所述第二运算放大器4的第一输入端连接第二基准电压VREF，所述第二运算放大器4的第二输入端连接到所述第一基准电压VREF0，所述第一基准电压VREF0等于所述第二基准电压VREF。第一运算放大器3，所述反馈电压VNEG_DIV连接到所述第一运算放大器3的第一输入端即图1中所示的正相输入端，所述第一运算放大器3的第二输入端即图1中所示的反相输入端接地Vgnd。所述第一运算放大器3的输出端输出所述反馈电压VNEG_DIV和地Vgnd电位的差的放大信号VBIAS并将该放大信号VBIAS连接到第一NMOS管MN1的栅极，所述第一NMOS管MN1的源极接地Vgnd，所述第一NMOS管MN1对所述放大信号VBIAS进行放大后在所述第一NMOS管MN1的漏极输出时钟控制信号VGNDA。时钟信号CLKIN通过时钟幅度控制电路2输入到所述电荷泵1的输入端，所述时钟控制信号VGNDA输入到所述时钟幅度控制电路2，所述时钟控制信号VGNDA调节所述时钟信号CLKIN输入到所述电荷泵1的幅度，通过对所述时钟信号CLKIN的幅度的调节来调节所述负压VNEG的大小；图2中所述时钟信号CLKIN经过所述时钟幅度控制电路2转换为幅度调节过的互为反相的时钟信号CLK和CLKB，其中，时钟信号CLK和时钟信号CLKIN同相。所述时钟控制信号VGNDA还连接到所述电荷泵1，所述电荷泵1的第一输出端输出负压VNEG到负载电路(未示出)。所述电荷泵1还包括第二输出端，所述电荷泵1的第二输出端输出半负压VNEG_HALF，所述半负压VNEG_HALF为所述负压VNEG的一半。所述电荷泵1的第一输出端和地Vgnd之间连接有电阻R2和第三电容C3。所述电荷泵1的第二输出端和地Vgnd之间连接有第四电容C4。第一电容C1连接在所述第一运算放大器3的输出端和所述负压VNEG之间，第一电容C1为米勒电容。第二电容C2连接在所述反馈电压VNEG_DIV和所述负压VNEG之间。负压电荷泵一般应用于非易失性存储器(NVM)中，应用时负载电流变化会比较大，以如下参数为例：所述负载电路的负载电流的最大值为100μA，最小值为1μA，电源电压为1.3V～1.65V，所述第一NMOS管MN1的阈值电压为0.5V～0.72V，第一电容至第四电容的值都充分大。现有负压电荷泵的负载电流由于会有较大的变化，会引起电路不稳定，引起不稳定的原因为；在负压电荷泵在启动之后，到达预设电位，通过控制VVGNDA电位，适当的电压变化范围内，可以改变CLK/CLKB的高电平到低电平的电压振幅，进而达到零纹波地控制VNEG电平。但是，负压电荷泵应用于100μA和1μA两种极限的条件。保证电荷泵1在100μA的能力，但在所述负载电流只有1μA时，VGNDA的电位会被抬高(0.6v左右)，而时钟信号链路即所述时钟幅度控制电路2无法正确传输CLK/CLKB的低电平，导致BoostStage级即电荷泵1的电容上的电荷倒灌等异常。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种负压电荷泵，能提高电路稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术提供的负压电荷泵包括：分压电路，所述分压电路连接在电荷泵输出的负压和第一基准电压之间，所述分压电路输出所述负压和所述第一基准电压的分压作为反馈电压。第一运算放大器，所述反馈电压连接到所述第一运算放大器的第一输入端，所述第一运算放大器的第二输入端接地。所述第一运算放大器的输出端输出所述反馈电压和地电位的差的放大信号并将该放大信号连接到第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管对所述放大信号进行放大后在所述第一NMOS管的漏极输出时钟控制信号。时钟信号通过时钟幅度控制电路输入到所述电荷泵的输入端，所述时钟控制信号输入到所述时钟幅度控制电路，所述时钟控制信号调节所述时钟信号输入到所述电荷泵的幅度，通过对所述时钟信号的幅度的调节来调节所述负压的大小。所述时钟控制信号还连接到所述电荷泵，所述电荷泵的第一输出端输出负压到负载电路。第二比较器，用于比较所述时钟控制信号和第一偏置电压并在输出端输出第二控制信号；所述第二控制信号连接到所述时钟频率控制电路的控制端；所述时钟频率控制电路调节输入到所述时钟幅度控制电路中的时钟信号的频率。所述负载电流降低时，由所述分压电路、所述第一运算放大器和所述第一NMOS管形成的反馈电路会使所述时钟控制信号升高；当所述时钟控制信号低于所述第一偏置电压时，所述时钟频率控制电路提供具有第一频率值的时钟信号；当所述负载电流降低并使所述时钟控制信号升高到高于所述第一偏置电压时，所述时钟频率控制电路提供具有第二频率值的时钟信号，所述第二频率值低于所述第一频率值，通过降低时钟信号的频率值来使所述电荷泵的能力和负载匹配。进一步的改进是，所述分压电路由第一电阻串组成。进一步的改进是，所述分压电路由多个MOS晶体管串联形成，各所述MOS晶体管的漏极和栅极连接在一起。进一步的改进是，所述第一基准电压由基准电压调节电路输出。进一步的改进是，所述基准电压调节电路包括第二运算放大器和第二电阻串。所述第二运算放大器的输出端作为所述基准电压调节电路的输出端并输出所述第一基准电压。所述第二电阻串连接在所述第一基准电压和地之间；所述第二电阻串由第一电阻和可调电阻串联而成。所述第二运算放大器的第一输入端连接第二基准电压，所述第二运算放大器的第二输入端连接到所述第一电阻和所述可调电阻的连接节点，通过调节所述可调电阻的大小调节所述第一基准电压的大小。进一步的改进是，所述基准电压调节电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的输出端作为所述基准电压调节电路的输出端并输出所述第一基准电压。所述第二运算放大器的第一输入端连接第二基准电压，所述第二运算放大器的第二输入端连接到所述第一基准电压，所述第一基准电压等于所述第二基准电压。进一步的改进是，第一电容连接在所述第一运算放大器的输出端和所述负压之间。第二电容连接在所述反馈电压和所述负压之间。所述电荷泵的第一输出端和地之间连接有第三电容。进一步的改进是，所述电荷泵还包括第二输出端，所述电荷泵的第二输出端输出半负压，所述半负压为所述负压的一半。进一步的改进是，所述第一偏置电压的最大值为0.6V，所述第一偏置电压由自偏置电路产生。进一步的改进是，所述负载电路的负载电流的最大值为100μA，最小值为1μA，电源电压为1.3V～1.65V，所述第一NMOS管的阈值电压为0.5V～0.72V。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负压电荷泵，其特征在于，包括：分压电路，所述分压电路连接在电荷泵输出的负压和第一基准电压之间，所述分压电路输出所述负压和所述第一基准电压的分压作为反馈电压；第一运算放大器，所述反馈电压连接到所述第一运算放大器的第一输入端，所述第一运算放大器的第二输入端接地；所述第一运算放大器的输出端输出所述反馈电压和地电位的差的放大信号并将该放大信号连接到第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管对所述放大信号进行放大后在所述第一NMOS管的漏极输出时钟控制信号；时钟信号通过时钟幅度控制电路输入到所述电荷泵的输入端，所述时钟控制信号输入到所述时钟幅度控制电路，所述时钟控制信号调节所述时钟信号输入到所述电荷泵的幅度，通过对所述时钟信号的幅度的调节来调节所述负压的大小；所述时钟控制信号还连接到所述电荷泵，所述电荷泵的第一输出端输出负压到负载电路；第二比较器，用于比较所述时钟控制信号和第一偏置电压并在输出端输出第二控制信号；所述第二控制信号连接到时钟频率控制电路的控制端；所述时钟频率控制电路调节输入到所述时钟幅度控制电路中的时钟信号的频率；所述负载电流降低时，由所述分压电路、所述第一运算放大器和所述第一NMOS管形成的反馈电路会使所述时钟控制信号升高；当所述时钟控制信号低于所述第一偏置电压时，所述时钟频率控制电路提供具有第一频率值的时钟信号；当所述负载电流降低并使所述时钟控制信号升高到高于所述第一偏置电压时，所述时钟频率控制电路提供具有第二频率值的时钟信号，所述第二频率值低于所述第一频率值，通过降低时钟信号的频率值来使所述电荷泵的能力和负载匹配。...

【技术特征摘要】
1.一种负压电荷泵，其特征在于，包括：分压电路，所述分压电路连接在电荷泵输出的负压和第一基准电压之间，所述分压电路输出所述负压和所述第一基准电压的分压作为反馈电压；第一运算放大器，所述反馈电压连接到所述第一运算放大器的第一输入端，所述第一运算放大器的第二输入端接地；所述第一运算放大器的输出端输出所述反馈电压和地电位的差的放大信号并将该放大信号连接到第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管对所述放大信号进行放大后在所述第一NMOS管的漏极输出时钟控制信号；时钟信号通过时钟幅度控制电路输入到所述电荷泵的输入端，所述时钟控制信号输入到所述时钟幅度控制电路，所述时钟控制信号调节所述时钟信号输入到所述电荷泵的幅度，通过对所述时钟信号的幅度的调节来调节所述负压的大小；所述时钟控制信号还连接到所述电荷泵，所述电荷泵的第一输出端输出负压到负载电路；第二比较器，用于比较所述时钟控制信号和第一偏置电压并在输出端输出第二控制信号；所述第二控制信号连接到时钟频率控制电路的控制端；所述时钟频率控制电路调节输入到所述时钟幅度控制电路中的时钟信号的频率；所述负载电流降低时，由所述分压电路、所述第一运算放大器和所述第一NMOS管形成的反馈电路会使所述时钟控制信号升高；当所述时钟控制信号低于所述第一偏置电压时，所述时钟频率控制电路提供具有第一频率值的时钟信号；当所述负载电流降低并使所述时钟控制信号升高到高于所述第一偏置电压时，所述时钟频率控制电路提供具有第二频率值的时钟信号，所述第二频率值低于所述第一频率值，通过降低时钟信号的频率值来使所述电荷泵的能力和负载匹配。2.如权利要求1所述的负压电荷泵，其特征在于：所述分压电路由第一电阻串组成。3.如权利要求1所述的负压电荷泵，其特征在于：所述分压电路由多个MOS晶体管串联形成，各所述MOS晶体管的漏极和栅极连接在一起。4.如权利要求1所述的负压电荷泵，其特征在于：所述第一基准电压由基准电压调节电路输出。5.如权利要求4所述的负压电荷泵，其特征在于：所述基准电压调节电路包括第二运算放大器和第二电阻串；所述第二运算放大器的输出端作为所述基准电压调节电路的输出端并输出所述第一基准电压；所述第二电阻串连接在所述第一基准电压和地之间；所述第二电阻串由第一电阻和可调电阻串联而成；所述第二运算放大器的第一输入端连接第二基准电压，所述第二运算放大器的第二输入端连接到所述第一电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祖渠，刘芳芳，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31