电荷泵电路制造技术

本公开涉及用于同时生成正电压和负电压的电荷泵电路。例如，一种电荷泵包括级联耦合在第一与第二节点之间的升压电路，其中，每个升压电路可操作用于在正电压升压模式下正向地升高电压并且在负电压升压模式下负向地升高电压。第一切换电路响应于周期性使能信号的第一逻辑状态而向所述级联的升压电路中的一个升压电路选择性地施加第一电压，其中，所述级联的升压电路在所述正电压升压模式下操作用于在所述第二节点处生成较高正电压。第二切换电路响应于所述周期性使能信号的第二逻辑状态而向所述级联的升压电路中的另一个升压电路选择性地施加第二电压，其中，所述级联的升压电路在所述负电压升压模式下操作用于在所述第一节点处生成较高负电压。进行对所述正电压和负电压的同时输出。

【技术实现步骤摘要】
电荷泵电路
本技术涉及用于生成正电压和负电压的电荷泵电路。
技术介绍
电荷泵电路是被配置用于提供具有高压电平的电压的电路类型，该电压或者比电源电压更正(被称作为较高正电压)或相对于电源电压具有相反极性(被称作为较高负电压)。在许多电路应用中，需要较高正电压和较高负电压两者，并且通常这些电压将在片上生成。为此，常规的解决方案是包括两个不同的电荷泵电路，一个用于生成所需的较高正电压，并且另一个用于生成所需的较高负电压。与此常规解决方案相关联的缺点是：增大了由这两个不同的电荷泵电路所占据的片上面积(更确切地，相对于所需的电容器和电阻器)并且增大了功耗。取决于所需的较高正电压和较高负电压的大小，针对每个电压发生器电路可能需要多级电荷泵电路。为获取所期望的电压大小使用多级可能在降低效率和降低可靠性方面具有不利的后果。另外，用于生成较高正电压和较高负电压的单独的电压生成器要求单独的时钟缓冲电路驱动电容性切换操作，并且这可能会导致片上电流消耗的不期望的增大。本领域需要一种多级电荷泵电路，这种多级电荷泵电路解决上述问题和其他问题，以支持从常用电荷泵电路中同时生成较高正电压和较高负电压两者。
技术实现思路
为解决上述问题，本公开提供了一种电荷泵电路，包括：多个升压电路，所述多个升压电路级联耦合在第一节点与第二节点之间，其中，每个升压电路具有A节点和B节点，并且在正电压升压模式下可操作用于从所述A节点到所述B节点正向地升高电压，并且在负电压升压模式下可操作用于从所述B节点到所述A节点负向地升高电压；第一切换电路，所述第一切换电路被配置用于响应于周期性使能信号的第一逻辑状态而在所述多个升压电路中的一个升压电路的A节点处施加第一电压，从而使得所述多个升压电路的升压电路在所述正电压升压模式下操作用于在所述第二节点处生成较高正电压；以及第二切换电路，所述第二切换电路被配置用于响应于所述周期性使能信号的第二逻辑状态而在所述多个升压电路中的另一升压电路的B节点处施加第二电压，从而使得所述多个升压电路的升压电路在所述负电压升压模式下操作用于在所述第一节点处生成较高负电压。在某些实施例中，所述多个升压电路中的每个升压电路包括：第一和第二中间节点，所述第一和第二中间节点电容性耦合用于分别接收第一时钟信号的相反相位；以及第三和第四中间节点，所述第三和第四中间节点电容性耦合用于分别接收第二时钟信号的相反相位。在某些实施例中，所述第一时钟信号具有第一高电压电平，并且其中，所述第二时钟信号具有与所述第一高电压电平不同的第二高电压电平。在某些实施例中，所述第二高电压电平是所述第一高电压电平的两倍。在某些实施例中，所述第一和第二时钟信号具有对准的相位。在某些实施例中，所述第一和第二时钟信号具有比所述周期性使能信号的频率更大的频率。在某些实施例中，所述多个升压电路中的每个升压电路进一步包括：以交叉耦合配置相连接的第一晶体管和第二晶体管，其中，所述第一晶体管耦合在所述A节点与所述第一中间节点之间，并且其中，所述第二晶体管耦合在所述A节点与所述第二中间节点之间。在某些实施例中，所述多个升压电路中的每个升压电路进一步包括：以交叉耦合配置相连接的第三晶体管和第四晶体管，其中，所述第三晶体管耦合在所述第一中间节点与所述第三中间节点之间，并且其中，所述第四晶体管耦合在所述第二中间节点与所述第四中间节点之间。在某些实施例中，所述多个升压电路中的每个升压电路进一步包括：第五晶体管，所述第五晶体管耦合在所述第一中间节点与所述B节点之间，并且具有耦合至所述第三中间节点的控制端子；以及第六晶体管，所述第六晶体管耦合在所述第二中间节点与所述B节点之间，并且具有耦合至所述第四中间节点的控制端子。在某些实施例中，所述第一至第六晶体管全部是n沟道MOS晶体管。在某些实施例中，所述多个升压电路中的每个升压电路进一步包括：第五晶体管，所述第五晶体管耦合在所述第一中间节点与所述B节点之间，并且具有耦合至所述第三中间节点的控制端子；以及第六晶体管，所述第六晶体管耦合在所述第二中间节点与所述B节点之间，并且具有耦合至所述第四中间节点的控制端子。在某些实施例中，所述第一电压是正电压，并且所述第二电压是接地电压。在某些实施例中，所述第一切换电路包括：切换晶体管，所述切换晶体管的栅极由所述周期性使能信号控制；以及级联晶体管，所述级联晶体管与所述切换晶体管串联耦合在所述第一电压与所述多个升压电路中的所述一个升压电路的所述A节点之间。在某些实施例中，所述级联晶体管被偏置为始终导通。在某些实施例中，所述第二切换电路包括：切换晶体管，所述切换晶体管的栅极由所述周期性使能信号控制；以及级联晶体管，所述级联晶体管与所述切换晶体管串联耦合在所述第二电压与所述多个升压电路中的所述另一升压电路的所述B节点之间。在某些实施例中，所述级联晶体管被偏置为始终导通。在某些实施例中，升压电路的级联耦合包括在所述多个升压电路中将B节点直接电连接至相邻升压电路的所述A节点。在某些实施例中，进一步包括：第一二极管，所述第一二极管的阴极耦合至所述第一节点并且阳极耦合至负电压输出节点；以及第二二极管，所述第二二极管的阳极耦合至所述第二节点并且阴极耦合至正电压输出节点。在某些实施例中，进一步包括：第一电容器，所述第一电容器的第一端子耦合至所述负电压输出节点并且第二端子耦合至接地节点；以及第二电容器，所述第二电容器的第一端子耦合至所述正电压输出节点并且第二端子耦合至接地节点。附图说明为了更好地理解实施例，现在将仅通过示例的方式参照附图，在附图中：图1是倍压器的电路图；图2是时钟电压升压电路的电路图；图3A和图3B示出了时钟信号波形；图4是由图1的级联倍压器电路形成的电荷泵的电路图，该电荷泵操作用于通过在正电压模式下进行操作与在负电压模式下进行操作之间循环交替来同时生成较高正电压和较高负电压；图5是时序图，示出了通过图4的电路同时生成该正输出电压和负输出电压；并且图6是时序图，示出了用于控制图4的电路在正电压模式与负电压模式之间交替切换的周期性极性控制信号。具体实施方式现在参照示出了倍压器电路(级)100的电路图的图1。电路100包括：n沟道MOS晶体管MN1，该n沟道MOS晶体管的源极端子耦合至节点A并且漏极端子耦合至节点NA1(即，具有耦合在节点A与节点NA1之间的源极-漏极路径)；以及n沟道MOS晶体管MN2，该n沟道MOS晶体管的源极端子耦合至节点A并且漏极端子耦合至节点NA2。晶体管MN1与MN2交叉耦合，其中，晶体管MN1的栅极端子在节点NA2处耦合至晶体管MN2的漏极端子，并且晶体管MN2的栅极端子在节点NA1处耦合至晶体管MN1的漏极端子。电路100进一步包括：n沟道MOS晶体管MN3，该n沟道MOS晶体管的源极端子耦合至节点NA1并且漏极端子耦合至节点NB1；以及n沟道MOS晶体管MN4，该n沟道MOS晶体管的源极端子耦合至节点NA2并且漏极端子耦合至节点NB2。晶体管MN3与MN4交叉耦合，其中，晶体管MN3的栅极端子在节点NA2处耦合至晶体管MN4的源极端子，并且晶体管MN4的栅极端子在节点NA1处耦合至晶体管MN3的源极端子。电路100还进一步包括：n沟道MOS晶体管MN5，该n沟道MOS晶体管的漏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵电路，其特征在于，包括：多个升压电路，所述多个升压电路级联耦合在第一节点与第二节点之间，其中，每个升压电路具有A节点和B节点，并且在正电压升压模式下可操作用于从所述A节点到所述B节点正向地升高电压，并且在负电压升压模式下可操作用于从所述B节点到所述A节点负向地升高电压；第一切换电路，所述第一切换电路被配置用于响应于周期性使能信号的第一逻辑状态而在所述多个升压电路中的一个升压电路的A节点处施加第一电压，从而使得所述多个升压电路的升压电路在所述正电压升压模式下操作用于在所述第二节点处生成较高正电压；以及第二切换电路，所述第二切换电路被配置用于响应于所述周期性使能信号的第二逻辑状态而在所述多个升压电路中的另一升压电路的B节点处施加第二电压，从而使得所述多个升压电路的升压电路在所述负电压升压模式下操作用于在所述第一节点处生成较高负电压。

【技术特征摘要】
2017.07.18 US 15/652,7481.一种电荷泵电路，其特征在于，包括：多个升压电路，所述多个升压电路级联耦合在第一节点与第二节点之间，其中，每个升压电路具有A节点和B节点，并且在正电压升压模式下可操作用于从所述A节点到所述B节点正向地升高电压，并且在负电压升压模式下可操作用于从所述B节点到所述A节点负向地升高电压；第一切换电路，所述第一切换电路被配置用于响应于周期性使能信号的第一逻辑状态而在所述多个升压电路中的一个升压电路的A节点处施加第一电压，从而使得所述多个升压电路的升压电路在所述正电压升压模式下操作用于在所述第二节点处生成较高正电压；以及第二切换电路，所述第二切换电路被配置用于响应于所述周期性使能信号的第二逻辑状态而在所述多个升压电路中的另一升压电路的B节点处施加第二电压，从而使得所述多个升压电路的升压电路在所述负电压升压模式下操作用于在所述第一节点处生成较高负电压。2.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述多个升压电路中的每个升压电路包括：第一和第二中间节点，所述第一和第二中间节点电容性耦合用于分别接收第一时钟信号的相反相位；以及第三和第四中间节点，所述第三和第四中间节点电容性耦合用于分别接收第二时钟信号的相反相位。3.如权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一时钟信号具有第一高电压电平，并且其中，所述第二时钟信号具有与所述第一高电压电平不同的第二高电压电平。4.如权利要求3所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第二高电压电平是所述第一高电压电平的两倍。5.如权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一和第二时钟信号具有对准的相位。6.如权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第一和第二时钟信号具有比所述周期性使能信号的频率更大的频率。7.如权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，所述多个升压电路中的每个升压电路进一步包括：以交叉耦合配置相连接的第一晶体管和第二晶体管，其中，所述第一晶体管耦合在所述A节点与所述第一中间节点之间，并且其中，所述第二晶体管耦合在所述A节点与所述第二中间节点之间。8.如权利要求7所述的电荷泵电路，其特征在于，所述多个升压电路中的每个升压电路进一步包括：以交叉耦合配置相连接的第三晶体管和第四晶体管，其中，所述第三晶体管耦合在所述第一中间节点与所述第三中间节点之间，并且其中，所述第四晶体管耦合在所述第二中间节点与所述第四中间节点之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·拉纳，A·米塔尔，
申请(专利权)人：意法半导体国际有限公司，
类型：新型
国别省市：荷兰,NL