一种交叉耦合电荷泵的衬底选择电路制造技术

本实用新型专利技术属于模拟集成电路设计领域，公开了一种交叉耦合电荷泵的衬底选择电路，包括开关对管电路、衬底选择电路、和输入时钟。输入时钟与开关对管电路连接，用于提供第一时钟信号和第二时钟信号。开关对管电路包含开关NMOS对管和开关PMOS对管，衬底选择电路与开关PMOS对管的衬底连接，用于将开关PMOS对管的衬底电位置为电路中最高的电位，提升开关PMOS对管阈值电压。本实用新型专利技术通过对交叉耦合电荷泵中开关PMOS对管衬底电位的置高，有效提高了交叉耦合电荷泵的效率及可靠性。合电荷泵的效率及可靠性。合电荷泵的效率及可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种交叉耦合电荷泵的衬底选择电路


[0001]本专利技术涉及模拟集成电路设计领域，尤其涉及一种交叉耦合电荷泵的衬底选择电路。
技术背景
[0002]随着集成电路设计领域的不断发展，各类片上电压转换电路也得到了广泛应用。在这些电压转换电路中，电荷泵电路能产生比芯片电源更高的电压。片上集成的电荷泵电路与1976年由Dickson提出，采用的是二极管和电容的结构去实现电压倍增功能。而栅漏相接的MOS管也可以实现二极管的效果，所以随着半导体制造及设计技术的创新，出现了基于MOS管的四相时钟电荷泵、交叉耦合电荷泵等多中类型的电荷泵结构和各种对于这些类型电荷泵的改良电路。
[0003]对于MOS管构成的交叉耦合电荷泵，一般关注于解决时钟转换过程中的回流漏电，且基本是通过产生互不交叠的时钟或者在原有交叉耦合电荷泵的NMOS管上额外增加开关管的方式去提升交叉耦合电荷泵的效率。以往的研究很少有分析关注MOS管衬底电位对于交叉耦合电荷泵效率及可靠性的影响，尤其是在工艺偏差导致交叉耦合电荷泵中MOS管的阈值电压偏差较大的情形，也少有关注。

技术实现思路

[0004]在芯片加工生产过程中，MOS管的阈值电压难以保证在一个固定的值，而这会导致交叉耦合电荷泵的效率及可靠性恶化，因此本技术提供了一种新的交叉耦合电荷泵的衬底选择结构，确保交叉耦合电荷泵PMOS管的阈值电压提高，从而保证交叉耦合电荷泵PMOS管漏电较小，并可以有效且可靠地输出电压。
[0005]本专利技术实现上述目的的技术解决方案是，一种交叉耦合电荷泵的衬底选择电路，其特征在于，所述电路包括开关对管电路(1)、衬底选择子电路一(2)、衬底选择子电路二(3)和输入时钟信号，所述开关对管电路(1)的输出端与PMOS管MP1和PMOS管MP2的漏极相连，所述开关对管电路(1)中的衬底选择子电路一(2)从电源电压VIN、输出电压VOUT和NMOS管MN2的栅电压中选出最高电位，PMOS管MP2的衬底由衬底选择子电路二(3)从电源电压VIN、输出电压VOUT和NMOS管MN1的栅电压中选出最高电位，从而使得PMOS管MP1和MP2的衬底能始终处在电路中最高电位；所述输入时钟信号包括第一时钟信号CLK1,通过输入电容C1与开关对管电路(1)中的NMOS管MN2的栅极、NMOS管MN1的源极、PMOS管MP2的栅极和PMOS管MP1的源极相连，所述输入时钟信号包括第二时钟信号CLK2，通过输入电容C2与开关对管电路(1)中的NMOS管MN1的栅极、NMOS管MN2的源极、PMOS管MP1的栅极和PMOS管MP2的源极相连。
[0006]进一步地，所述的衬底选择子电路一(2)包括衬底选择PMOS对管(4)和衬底选择PMOS对管(5)，所述衬底选择对管(4)中PMOS管MP5的漏极与衬底相连，并与PMOS管MP6的漏极和衬底相连，PMOS管MP5的栅极与PMOS管MP6的源极相连，并与输出电压VOUT相连，PMOS管
MP6的栅极与PMOS管MP5的源极相连，并与电源电压VIN相连，用于选择输入电压VIN和输出电压VOUT中的最高电压作为PMOS管MP5和MP6的衬底电位；所述衬底选择对管(5)中PMOS管MP3的漏极与衬底相连，并与PMOS管MP4的漏极和衬底相连，PMOS管MP3的栅极与PMOS管MP4的源极相连，并与PMOS管MP5和MP6的衬底相连，PMOS管MP4的栅极与PMOS管MP3的源极相连，并与开关对管电路(1)中NMOS管MN2的栅极相连，用于选择输入电压VIN、输出电压VOUT和NMOS管MN2的栅极电压中的最高电位作为开关对管电路(1)中PMOS管MP1的衬底电位和PMOS管MP3和MP4的衬底电位。所述的衬底选择子电路二(3)由衬底选择PMOS对管(6)和衬底选择PMOS对管(7)构成，所述衬底选择对管(6)中PMOS管MP9的漏极与衬底相连，并与PMOS管MP10的漏极和衬底相连，PMOS管MP9的栅极与PMOS管MP10的源极相连，并与输出电压VOUT相连，PMOS管MP10的栅极与PMOS管MP9的源极相连，并与电源电压VIN相连，用于选择输入电压VIN和输出电压VOUT中的最高电压作为PMOS管MP9和MP10的衬底电位；所述衬底选择对管(7)中PMOS管MP7的漏极与衬底相连，并与PMOS管MP8的漏极和衬底相连，PMOS管MP7的栅极与PMOS管MP8的源极相连，并与PMOS管MP9和MP10的衬底相连，PMOS管MP8的栅极与PMOS管MP7的源极相连，并与开关对管电路(1)中NMOS管MN1的栅极相连，用于选择输入电压VIN、输出电压VOUT和NMOS管MN1的栅电压中的最高电位作为开关对管电路(1)中PMOS管MP2的衬底电位和PMOS管MP7和MP8的衬底电位。
[0007]与传统的直接去修改交叉耦合电荷泵结构的做法不同，本技术的技术优势：本方案结构更简单，关注到了交叉耦合电荷泵在加工生产过程中MOS管阈值电压的工艺变化，通过四组衬底选择PMOS对管选择出交叉耦合电荷泵电路内最高电位作为交叉耦合电荷泵的开关对管电路中PMOS对管的衬底电位，提高了交叉耦合电荷泵的效率及可靠性。
附图说明
[0008]图1是本技术用于交叉耦合电荷泵的衬底选择电路的电路结构示意图。
[0009]图2是传统的交叉耦合电荷泵结构示意图。
具体实施方式
[0010]下面将结合实施例附图，对本技术的具体实施方式作进一步的阐述，从而对本技术的保护范围做出更为清晰的界定。
[0011]传统的交叉耦合电荷泵结构如图2所示，其不涉及衬底选择电路，是基本的交叉耦合电荷泵实现结构，没有对管子的表现做出具体要求限制。本技术针对于交叉耦合电荷泵中MOS管在加工生产过程中阈值电压的离散性，导致PMOS管漏电较大从而交叉耦合电荷泵无法有效且可靠地输出高电压的问题，结合工作经验及电路分析，关注并提出了交叉耦合电荷泵结构中的衬底选择结构，确保了交叉耦合电荷泵中PMOS管的衬底处于电路中最高电位处，保证了交叉耦合电荷泵的效率和可靠性。
[0012]在本技术的实施例中，图1是本技术一种交叉耦合电荷泵的衬底选择电路结构示意图。如图1所示，本技术包括开关对管电路(1)、衬底选择子电路一(2)、衬底选择子电路二(3)和输入时钟信号。所述衬底选择子电路一(2)用于为开关对管电路(1)中PMOS管MP2选择电路中最高电位作为衬底电位；所述衬底选择子电路一(2)用于为开关对管电路(1)中PMOS管MP1选择电路中最高电位作为衬底电位。开关对管电路(1)中NMOS管MN1和
MN2的漏极与电源电压XIN相连，PMOS管MP1和MP2的漏极与输出电压XOUT相连，用于对电源电压进行升压并输出。所述时钟输入信号包括第一时钟输入信号CLK1和第二时钟输入信号CLK2,其中，CLK1和CLK2互为反相。
[0013]在本技术的一个实施例中，如图1所示，所述衬底选择子电路一(2)包括衬底选择PMOS对管(4)和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交叉耦合电荷泵的衬底选择电路，其特征在于，所述衬底选择电路包括开关对管电路(1)、衬底选择子电路一(2)、衬底选择子电路二(3)和输入时钟信号，所述开关对管电路(1)的NMOS管MN1和NMOS管MN2的源极连接电源电压，所述开关对管电路(1)的输出端与PMOS管MP1和PMOS管MP2的漏极相连，用于对电源电压进行升压；所述衬底选择子电路一(2)与开关对管电路(1)的中PMOS管MP1的衬底相连，用于选出电路最高电位作为PMOS管MP1衬底电位；所述衬底选择子电路二(3)与开关对管电路(1)中的PMOS管MP2的衬底相连，用于选出电路最高电位作为PMOS管MP2的衬底电位；所述输入时钟信号包括第一时钟信号(CLK1)和第二时钟信号(CLK2)，CLK1和CLK2互为反相。2.如权利要求1所述的衬底选择电路，其特征在于，所述开关对管电路(1)中NMOS管MN2的栅极与PMOS管MP2的栅极、NMOS管MN1的源极以及PMOS管MP1的源极相连，并通过输入电容C1与第一时钟信号(CLK1)相连；所述开关对管电路(1)中NMOS管MN1的栅极与PMOS管MP1的栅极、NMOS管MN2的源极以及PMOS管MP2的源极相连，并通过输入电容C2与第二时钟信号(CLK2)相连；所述开关对管电路(1)中NMOS管MN1和MN2的衬底与地相连。3.如权利要求1所述的衬底选择电路，其特征在于，所述衬底选择子电路一(2)包括衬底选择PMOS对管(4)和衬底选择PMOS对管(5)；所述衬底选择PMOS对管(4)中PMOS管MP5的栅极与PMOS管MP6源极相连，并和输出电压VOUT相连，PMOS管MP6栅极与PMOS管MP5的源极相连，并和电源电压VIN相连，PMOS管MP5的漏极与衬底相连，并和PMOS管MP6的漏极与衬底相连，用于选择输入电压VIN和输出电压VOUT中的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗羿，何洋，赵文广，
申请(专利权)人：上海华虹集成电路有限责任公司，
类型：新型
国别省市：