一种电荷泵电路，包括升压单元、电压选择单元、基准电压单元以及线性整流单元，其中：升压单元，基于时钟信号对电源电压进行提升，输出升压电压；电压选择单元，基于升压单元提供的升压电压输出第一输出电压；基准电压单元，向线性整流单元提供基准电压；线性整流单元，以电压选择单元提供的第一输出电压作为工作电源电压，对基准电压单元提供的基准电压进行负反馈放大，形成第二输出电压。本发明专利技术的电荷泵电路在满足升压速率的情况下，采用线性整流单元减小输出电压的电压纹波；所述线性整流单元可以与电荷泵电路的升压单元、电压选择单元集于同一芯片中，避免芯片外接分立电容，降低了电荷泵电路的使用成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体
，更具体的，本专利技术涉及一种电荷泵电路。
技术介绍
图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的半导体器件，包括电荷耦合器件 (CCD)图像传感器与互补金属氧化物半导体(CM0Q图像传感器。其中，由于CMOS图像传感器采用了与后续信号处理电路相同的CMOS制作工艺，其制作成本较低，因此，CMOS图像传感器广泛应用于各种光电转换装置，如数码相机、数码摄像机等。CMOS图像传感器在进行光电转换时，首先通过其中的光电二极管进行曝光，所述光电二极管随光线强度以及曝光时间的不同，产生不同的电压，并将所述电压通过与光电二极管直接相连的MOS晶体管传输到后续的读出电路；随后，所述读出电路将光电二极管产生的电压进一步转换成数字信号输出，从而完成了光学图像向电信号的转换。在电压传输过程中，所述与光电二极管直接相连的晶体管需要完全开启，并保证电压传输过程中没有电荷损失，因此，需要使用高于芯片外部电源电压的稳定电压，作为所述与光电二极管直接相连的晶体管的栅极电压。通常的，所述栅极电压采用电荷泵电路产生。申请号为2008101836000的中国专利申请文件公布了一种用于CMOS图像传感器的电荷泵电路，如图1所示，所述电荷泵电路包括由NMOS晶体管Ml、M2与电容Cl、C2构成的升压单元101，由PMOS晶体管M3和M4构成的电压选择单元103，以及外接于电压选择单元103输出端的输出电容C3。其中，NMOS晶体管Ml和电容Cl构成第一升压子单元105， NMOS晶体管M2与电容C2构成第二升压子单元107。所述升压单元101中匪OS晶体管Ml和M2的漏极共同相连于电源电压。匪OS晶体管Ml和M2在源极交叉耦合，即NMOS晶体管Ml的栅极与NMOS晶体管M2的源极相连， 而NMOS晶体管M2的栅极与NMOS晶体管Ml的源极相连。电容Cl和C2的一端分别连接于 NMOS晶体管Ml和M2的源极，另一端分别连接于一对相位相反的非重叠时钟PHO与PHl上。 因此，所述升压单元101具有对称推挽结构。所述电压选择单元103中PM0S晶体管M3和M4在源极交叉耦合，即PMOS晶体管 M3的栅极与PMOS晶体管M4的源极相连；PMOS晶体管M4的栅极与PMOS晶体管M3的源极相连。而PMOS晶体管M3和M4的源极相连后与输出电容C3的一端相连，而所述输出电容 C3的另一端即作为所述电荷泵电路的输出端。在电荷泵电路工作过程中，升压单元101会不停的在用于存储电荷的电容Cl和C2 之间进行切换，所述电容切换过程会产生较大的电压纹波，所述电压纹波有时可能高达200 至300毫伏，会在图像中产生类似水波纹的干扰。所述电荷泵电路的输出端设置的输出电容C3即是为了减小电容切换过程中产生的电压纹波，避免较大的电压纹波影响图像转换质量。然而，为了减小电压纹波，图1的电荷泵电路的输出电容C3必须具备较大的电容值，而较大电容值的电容很难实现与CMOS电路的单片集成，只能采用接在芯片外部的分立电容。所述分立电容的采用增加了电荷泵电路的使用成本。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种电荷泵电路，所述电荷泵电路大大降低了电荷泵电路输出电压的电压纹波，还避免了分立电容的使用，减少了电荷泵电路的使用成本。为解决上述问题，本专利技术提供了一种电荷泵电路，包括升压单元、电压选择单元、 基准电压单元以及线性整流单元，其中升压单元，基于时钟信号对电源电压进行提升，输出升压电压；电压选择单元，基于升压单元提供的升压电压输出第一输出电压；基准电压单元，向线性整流单元提供基准电压；线性整流单元，以电压选择单元提供的第一输出电压作为工作电源电压，对基准电压单元提供的基准电压进行负反馈放大，形成第二输出电压。可选的，所述线性整流单元包括运放单元以及反馈单元，其中运放单元分别接收基准电压与反馈单元提供的反馈电压，以第一输出电压为工作电源电压，在第一输出电压的幅值范围内，对基准电压与反馈电压的差动电压进行放大，输出第二输出电压；反馈单元将运放单元输出的第二输出电压进行分压以形成反馈电压，并将所述反馈电压反馈给运放单元。现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术的电荷泵电路在满足升压速率和效率的基础上，采用线性整流单元减小输出电压的电压纹波；所述线性整流单元可以与电荷泵电路的升压单元、电压选择单元集于同一芯片中，避免了芯片外接的分立电容，从而降低了电荷泵电路的使用成本。附图说明图1是现有技术一种电荷泵电路的示意图。图2是本专利技术实施例的电荷泵电路的示意图。图3是本专利技术实施例的电荷泵电路的线性整流单元的一种电路实例图。 具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，现有技术的电荷泵电路采用外接于芯片外部的分立电容来减小电荷泵电路输出电压中包含的电压纹波，所述分立电容的采用增加了电荷泵电路的使用成本。针对上述问题，本专利技术的专利技术人提供了一种包含有线性整流单元的电荷泵电路，所述线性整流单元通过负反馈结构对电荷泵电路中电压选择单元输出的电压进行处理，有效减小了输出电压中的电压纹波。本专利技术的专利技术人发现，基于运放电路实现的反馈系统，例如同相放大电路，可以通过深度负反馈来获得稳定的电压增益，所述电压增益由反馈系统的反馈系数决定；进一步的，提供可以精确控制的带隙基准电压，即可基于反馈系统稳定的电压增益，对所述精确控制的带隙基准电压进行放大，从而获得稳定的输出电压。然而，运放电路的输出电压无法超过其工作电源电压，因此，对于用于驱动CMOS 图像传感器工作的高幅值电压，仅利用通常的运放电路是无法得到的。针对所述运放电路的工作电源电压较低的问题，专利技术人提出，利用电荷泵电路中电压选择单元已获得的高幅值的升压电压作为运放电路输出级的工作电源电压，即可大大提高运放电路的输出电压。 所述运放电路的输出电压仅由反馈系数及带隙基准电压决定，不受电压选择单元输出电压中包含的电压纹波影响。图2是本专利技术实施例的电荷泵电路的示意图。如图2所示，所述电荷泵电路包括升压单元201、电压选择单元203、基准电压单元 205以及线性整流单元207，其中升压单元201，包括第一升压子单元202与第二升压子单元204，所述第一升压子单元202与第二升压子单元204分别受控于一对相位相反的非重叠时钟信号，依据时钟信号的不同，所述第一升压子单元202与第二升压子单元204交替实现对电源电压的提升，输出升压电压。电压选择单元203，基于升压单元201提供的升压电压输出第一输出电压，所述第一输出电压中包含有较大幅值的电压纹波。基准电压单元205，向线性整流单元207提供稳定的基准电压。线性整流单元207，以电压选择单元203提供的第一输出电压作为工作电源电压， 对基准电压单元205提供的基准电压进行负反馈放大，形成第二输出电压。更具体的说，所述线性整流单元207为负反馈运放电路，包括运放单元206以及反馈单元210，其中运放单元206，分别接收基准电压与反馈单元210提供的反馈电压，在第一输出电本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电荷泵电路，其特征在于，包括升压单元、电压选择单元、基准电压单元以及线性整流单元，其中：升压单元，基于时钟信号对电源电压进行提升，输出升压电压；电压选择单元，基于升压单元提供的升压电压输出第一输出电压；基准电压单元，向线性整流单元提供基准电压；线性整流单元，以电压选择单元提供的第一输出电压作为工作电源电压，对基准电压单元提供的基准电压进行负反馈放大，形成第二输出电压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗文哲，陈巨，
申请(专利权)人：昆山锐芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：32
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