一種低功耗快速升壓flash電荷泵控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路，包括編程擦除控制電路、電壓調(diào)整電路、降壓電路、時鐘產(chǎn)生電路、四相位時鐘電路、電荷泵和穩(wěn)壓電路。其中降壓電路分為兩路，一路用于快速啟動，在電荷泵輸出電壓較低時工作；一路用于電荷泵電壓微調(diào)，在電荷泵輸出電壓接近目標(biāo)值時工作，為降低功耗，本發(fā)明降壓電路通過反偏二極管和正偏二極管進(jìn)行降壓；時鐘產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生電荷泵工作所需時鐘，其頻率可調(diào)，在啟動初期，在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)以最快的頻率運行，電荷泵電壓快速爬升；電荷泵電壓接近目標(biāo)值時，時鐘頻率根據(jù)電荷泵反饋的電壓進(jìn)行微調(diào)，使電荷泵電壓維持在合理范圍內(nèi)，本發(fā)明控制電路降低Flash存儲器功耗以及提高Flash存儲器編程擦除速度。
【專利說明】-種低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，涉及FLASH電荷泵控制電路，尤其涉及一種低功耗快 速升壓FLASH電荷泵控制電路，適用于對功耗要求比較嚴(yán)格，需要電荷泵快速升壓的FLASH 應(yīng)用場合。

【背景技術(shù)】
[0002] 在嵌入式系統(tǒng)中，F(xiàn)lash存儲器是一種常用的數(shù)據(jù)和程序存儲器件。隨著半導(dǎo)體 工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，F(xiàn)lash產(chǎn)品線日漸豐富，市場競爭尤為激烈，F(xiàn)lash設(shè)計也向著高密 度、高速、低功耗、低成本等方向發(fā)展。Flash的性能成為各家公司在市場競爭中一種重要的 手段。
[0003] Flash在編程和擦除操作時都需要升壓，對Flash電荷泵要求較高。傳統(tǒng)FLASH電 荷泵在滿足正常工作需求時存在功耗較大，升壓慢的缺點，不利于手持設(shè)備，電池供電等低 功耗產(chǎn)品使用以及對編程、擦除速度要求高的應(yīng)用場合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種低功耗快速升壓FLASH電 荷泵控制電路，該控制電路能夠?qū)崿F(xiàn)在較低功耗下電荷泵快速升壓，降低Flash存儲器功 耗以及提高Flash存儲器編程擦除速度。
[0005] 本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：
[0006] 一種低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路，包括編程擦除控制電路、電壓調(diào)整 電路、降壓電路、時鐘產(chǎn)生電路、四相位時鐘電路、電荷泵和穩(wěn)壓電路，其中：
[0007] 編程擦除控制電路：控制電壓調(diào)整電路，降壓電路和時鐘產(chǎn)生電路的開啟和關(guān)斷； 當(dāng)FLASH處于讀操作時關(guān)斷降壓電路，電壓調(diào)整電路和時鐘產(chǎn)生電路；當(dāng)FLASH處于編程操 作或擦除操作時打開電壓調(diào)整電路，降壓電路和時鐘產(chǎn)生電路，電荷泵工作；
[0008] 電壓調(diào)整電路：產(chǎn)生電壓配置信息，并將電壓配置信息輸出給降壓電路；
[0009] 降壓電路：接收電壓調(diào)整電路輸出的電壓配置信息和穩(wěn)壓電路輸出的編程電壓或 擦除電壓，根據(jù)電壓配置信息對編程電壓或擦除電壓進(jìn)行降壓，并將降壓調(diào)整后的編程電 壓或擦除電壓輸出給時鐘產(chǎn)生電路；
[0010] 時鐘產(chǎn)生電路：接收降壓電路輸出降壓調(diào)整后的編程電壓或擦除電壓，產(chǎn)生時鐘 信號，并將時鐘信號輸出給四相位時鐘電路，時鐘信號的時鐘頻率與降壓調(diào)整后的編程電 壓或擦除電壓的電壓值相關(guān)，電壓值越大，時鐘頻率越塊；
[0011] 四相位時鐘電路：將時鐘產(chǎn)生電路輸出時鐘信號生成四個相位相錯90度的時鐘 來驅(qū)動電荷泵，以減小電荷泵輸出文波；
[0012] 電荷泵：通過四相位時鐘電路驅(qū)動，將電源電壓升壓，產(chǎn)生編程電壓或擦除電壓， 并將產(chǎn)生的編程電壓或擦除電壓輸出給穩(wěn)壓電路；
[0013] 穩(wěn)壓電路：將兩組電荷泵輸出電壓并聯(lián)，并減少電荷泵輸出文波，穩(wěn)定輸出電壓， 輸出分為兩路，一路向外輸出，提供編程電壓或擦除電壓；另外一路輸出給降壓電路。
[0014] 在上述低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路中，電荷泵級數(shù)遠(yuǎn)高于正常編程擦 除所需電壓，電荷泵級數(shù)采用13級。
[0015] 在上述低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路中，降壓電路的組成和連接關(guān)系如 下：
[0016] 二或門〇R_l的輸入端連接編程擦除控制電路輸出的控制信號WRT、ERASE，輸出端 連接開關(guān)管N1，反相器INV_1和反相器INV_3 ;反相器INV_1輸出端連接控制開關(guān)管N3,反 相器INV_3輸出端連接控制開關(guān)管N6,開關(guān)管Nl、N3、N6用于片上FLASH處于編程擦除操 作時啟動降壓電路；電阻RES_1、RES_2、RES_3、RES_4,二極管N2與開關(guān)管N1串聯(lián)構(gòu)成偏置 電路為開關(guān)管Μ、N5提供偏置電壓；
[0017] NM0S管MF_1?MF_11構(gòu)成左邊支路，用于快速啟動，其中MF_1?MF_8以二極管 方式相連并串接在一起，MF_8源端連接MF_10、MF_9的漏端，MF_10柵端接控制信號WRT， MF_9與MF_11串聯(lián)，MF_11柵端接控制信號ERASE ;MF_10、MF_11開關(guān)管用于區(qū)分編程操作 和擦除操作；MF_10、MF_11源端與開關(guān)管N3、偏置管Μ漏端相連，其輸出經(jīng)反相器INV_2和 INV_4控制傳輸門C1及PM0S管P3導(dǎo)通和關(guān)斷；P1管柵端接反相器INV_2的輸出端，P1管 漏端接反相器INV_2的輸入端，用于加速低電平產(chǎn)生；
[0018] 二極管DI0DE_1、NM0S管ML_1?ML_17構(gòu)成右邊支路，用于對電荷泵輸出電壓進(jìn) 行降壓，其中ML_1?ML_5以二極管方式相連并與反偏二極管DI0DE_1串接在一起，MF_5 源端輸出接三路，分別為：由二極管連接方式相連的ML_6、ML_7和柵端接A1信號的開關(guān)管 ML_8構(gòu)成第一路；由柵端接A2信號的開關(guān)管ML_9構(gòu)成第二路；由二極管方式相連的ML_10 和柵端接A3信號的開關(guān)管ML_11構(gòu)成第三路；其中控制信號A1、A2、A3來自電壓調(diào)整電路， 與擦除操作相關(guān);MF_1源端輸出接三路，分別為：由二極管方式相連的ML_12、ML_13和柵端 接A4信號的開關(guān)管ML_14構(gòu)成第一路；由柵端接A5信號的開關(guān)管ML_15構(gòu)成第二路；由 二極管方式相連的ML_16和柵端接A6信號的開關(guān)管ML_17構(gòu)成第三路；其中控制信號A4、 A5、A6來自電壓調(diào)整電路，與編程操作相關(guān)；ML_8、ML_9、ML_11、ML_14、ML_15、ML_17管源 端與開關(guān)管N6和偏置管N5漏端相連，其輸出接到N7管柵極，P2管柵漏短接作為負(fù)載管與 N7管構(gòu)成放大電路，其輸出接傳輸門C1的輸入端。
[0019] 在上述低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路中，時鐘產(chǎn)生電路的組成和連接關(guān) 系如下：
[0020] 二或門0R_1輸入接WR、ERASE信號，輸出端接開關(guān)管P3、P7、反相器INV_1、二與非 NAND_1的B1端，反相器INV_1輸出端接弱上拉倒比管P9,下拉管P10,開關(guān)管Nl、N3、N8、 Nil ;開關(guān)管N8、N11、P3、P7用于FLASH處于編程擦除操作時啟動時鐘產(chǎn)生電路；P1，P2、N5、 N4、R1構(gòu)成閾值基準(zhǔn)電路，輸出接P5管柵極，提供P5管基準(zhǔn)電流；弱上拉倒比管P9的漏端 接下拉管P10的源端、開關(guān)管N1的漏端，輸出端接N2的柵極；N2管源端接N3管漏端，輸出 端接所述閾值基準(zhǔn)電路；?9，？10、附、吧、吧構(gòu)成啟動電路，用于啟動所述閾值基準(zhǔn)電路；降 壓電路輸出的信號進(jìn)入A端，接P4管柵極，P4管漏端接N6管，N6管柵漏短接，與P4管構(gòu) 成放大電路；A端信號經(jīng)P4、N6放大后輸出接N7管柵極，N7管漏端接電流源P5管的漏端， 輸出經(jīng)電流鏡N9、N10、P6傳遞到Y(jié)1端，Y1端接延遲單元的C1端，Y1端同時接P8管柵端， P8的漏端接開關(guān)管Nil，NM0S管N12的柵漏端；Y1經(jīng)P8、N12反向輸出到Y(jié)2端，Y2端接延 遲單元的C2端；延遲單元Delay_l的A端接二與非NAND_1的輸出，延遲單元Delay_l的輸 出Y端接延遲單元Delay_2的輸入A端，依次類推，共有偶數(shù)級延遲單元，最后一級延遲單 元Delay_n輸出Y端接二與非NAND_1的B2端。
[0021] 在上述低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路中，時鐘產(chǎn)生電路中延遲單元的組 成及連接關(guān)系如下：
[0022] P1、P2管源端接電源，柵端連接C1端，由C1端控制輸入電流；N3、N4管源端接地， 柵端連接C2端，由C2端控制下拉電流；P3，N1的柵端接到A端，P3源端接P1管漏端，N1源 端接N3管漏端，P3, N1的漏端連接P4、N2的柵端；P4源端接P2管漏端，N2源端接Μ管漏 端；Ρ4, Ν2的漏端連接輸出端Υ。
[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：
[0024] (1)、本發(fā)明低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，便于在芯 片上實現(xiàn)，并且快速升壓，達(dá)到相同的電壓值時，速度可提高一倍，降低Flash存儲器功耗 以及提高Flash存儲器編程擦除速度；此外加入調(diào)試邏輯，方便在工藝發(fā)生變化時進(jìn)行調(diào) 整；
[0025] (2)、本發(fā)明對控制電路中的降壓電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計，為了提高電荷泵升壓 速度，本發(fā)明將降壓電路分為兩路，一路用于快速啟動，在電荷泵輸出電壓較低時工作；一 路用于電荷泵電壓微調(diào)，在電荷泵輸出電壓接近目標(biāo)值時工作；為降低功耗，本發(fā)明降壓電 路沒有采用傳統(tǒng)的電阻分壓結(jié)構(gòu)，而是通過反偏二極管和正偏二極管進(jìn)行降壓；因反偏二 極管和正偏二極管對制造工藝敏感，在設(shè)計時，加入了調(diào)試邏輯，方便用戶在工藝發(fā)生變化 時快速找到最佳工作點；
[0026] (3)、本發(fā)明對控制電路中的時鐘產(chǎn)生電路進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計，時鐘產(chǎn)生電路用于產(chǎn) 生電荷泵工作所需時鐘，其頻率可調(diào)；在啟動初期，電荷泵電壓較低，時鐘產(chǎn)生電路在可調(diào) 節(jié)范圍內(nèi)以最快的頻率運行，電荷泵電壓能快速爬升；電荷泵電壓接近目標(biāo)值時，時鐘頻率 根據(jù)電荷泵反饋回來的電壓進(jìn)行微調(diào)，使電荷泵電壓維持在合理范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)電荷泵 快速升壓目的，提高Flash存儲器編程擦除速度。
[0027] (4)、本發(fā)明控制電路中的電荷泵采用高級數(shù)電荷泵，將電荷泵級數(shù)提高到13級， 代替?zhèn)鹘y(tǒng)電荷泵電路中常規(guī)電荷泵采用7級，高級數(shù)的電荷泵達(dá)到相同電壓時比低級數(shù)電 荷泵縮短約一半時間，大大提高了響應(yīng)速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明控制電路中降壓電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明控制電路中時鐘產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明時鐘產(chǎn)生電路中延遲單元電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：
[0033] 如圖1所示為本發(fā)明低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路結(jié)構(gòu)框圖，由圖可知 本發(fā)明低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路由編程擦除控制電路、電壓調(diào)整電路、降壓 電路、時鐘產(chǎn)生電路、四相位時鐘電路、電荷泵和穩(wěn)壓電路組成。
[0034] 編程擦除控制電路控制電壓調(diào)整電路，降壓電路和時鐘產(chǎn)生電路的開啟和關(guān)斷； 當(dāng)FLASH處于讀操作時關(guān)斷降壓電路，電壓調(diào)整電路和時鐘產(chǎn)生電路；當(dāng)FLASH處于編程擦 除操作時打開電壓調(diào)整電路，降壓電路和時鐘產(chǎn)生電路，電荷泵開始工作。編程擦除控制電 路用于電荷泵使能，電荷泵只有在編程擦除時打開，在讀操作時電荷泵，降壓電路，時鐘產(chǎn) 生電路，電壓調(diào)整電路關(guān)閉，降低讀操作功耗。
[0035] 電壓調(diào)整電路產(chǎn)生電壓配置信息，并將電壓配置信息輸出給降壓電路；
[0036] 降壓電路接收電壓調(diào)整電路輸出的電壓配置信息和穩(wěn)壓電路輸出的編程電壓或 擦除電壓，根據(jù)電壓配置信息對編程電壓或擦除電壓進(jìn)行不同程度的降壓，并將降壓調(diào)整 后的編程電壓或擦除電壓輸出給時鐘產(chǎn)生電路；
[0037] 時鐘產(chǎn)生電路接收降壓電路輸出降壓調(diào)整后的編程電壓或擦除電壓，產(chǎn)生時鐘信 號，并將時鐘信號輸出給四相位時鐘電路，其中時鐘信號的頻率與降壓調(diào)整后的編程電壓 或擦除電壓的輸出電壓值相關(guān)，電壓值越大，時鐘頻率越塊。時鐘產(chǎn)生電路根據(jù)電荷泵經(jīng)降 壓過來的反饋信號調(diào)節(jié)時鐘頻率，當(dāng)電荷泵電壓較低時，時鐘以最快的頻率工作。當(dāng)電荷泵 電壓接近設(shè)定電壓時，時鐘頻率降低。
[0038] 四相位時鐘電路將時鐘產(chǎn)生電路輸出時鐘信號生成四個相位相錯90度的時鐘來 驅(qū)動電荷泵，以減小電荷泵輸出文波。
[0039] 電荷泵通過四相位時鐘電路驅(qū)動，將電源電壓升壓，產(chǎn)生編程電壓和擦除電壓，并 將產(chǎn)生的編程電壓和擦除電壓輸出給穩(wěn)壓電路。正常設(shè)置電荷泵僅需7級，本發(fā)明用兩組 13級的電荷泵進(jìn)行并聯(lián)，這樣在電荷泵工作時可快速達(dá)到目標(biāo)電壓，提高編程，擦除速度。
[0040] 穩(wěn)壓電路將兩組電荷泵輸出電壓并聯(lián)，進(jìn)一步減少電荷泵輸出文波，穩(wěn)定輸出電 壓，輸出分為兩路，一路向外輸出，提供編程電壓或擦除電壓；另外一路輸出給降壓電路。
[0041] 控制電路的具體工作過程如下：
[0042] 當(dāng)處于編程，擦除模式時，時鐘產(chǎn)生電路啟動，電荷泵開始升壓。降壓電路根據(jù)當(dāng) 前電荷泵輸出電壓進(jìn)行判斷，若電壓與設(shè)定值差別較大，則直接控制時鐘產(chǎn)生電路，以最快 的時鐘進(jìn)行，電荷泵開始快速升壓，當(dāng)接近目標(biāo)電壓值時，將降壓后的反饋電壓送入時鐘 產(chǎn)生電路，降低電荷泵時鐘頻率，對電荷泵輸出電壓進(jìn)行微調(diào)。電壓調(diào)整電路作用于降壓 電路，作用有兩個：其一可以對擦除和編程分別設(shè)置不同電壓值；其二當(dāng)工藝發(fā)生變化或 FLASH控制電路開發(fā)初期，通過控制電路對電荷泵輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。
[0043] 如圖2所示為本發(fā)明控制電路中降壓電路結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知降壓電路的組成 和連接關(guān)系如下：
[0044] 二或門0R_1的輸入端連接編程擦除控制電路輸出的控制信號WRT、ERASE，輸出端 連接開關(guān)管N1，反相器INV_1和反相器INV_3 ;反相器INV_1輸出端連接控制開關(guān)管N3,反 相器INV_3輸出端連接控制開關(guān)管N6,開關(guān)管Nl、N3、N6用于片上FLASH處于編程擦除操 作時啟動降壓電路；電阻RES_1、RES_2、RES_3、RES_4,二極管N2與開關(guān)管N1串聯(lián)構(gòu)成偏置 電路為開關(guān)管Μ、N5提供偏置電壓；
[0045] NM0S管MF_1?MF_11構(gòu)成左邊支路，用于快速啟動，其中MF_1?MF_8以二極管 方式相連并串接在一起，MF_8源端連接MF_10、MF_9的漏端，MF_10柵端接控制信號WRT， MF_9與MF_11串聯(lián)，MF_11柵端接控制信號ERASE ;MF_10、MF_11開關(guān)管用于區(qū)分編程操作 和擦除操作；MF_10、MF_11源端與開關(guān)管N3、偏置管Μ漏端相連，其輸出經(jīng)反相器INV_2和 INV_4控制傳輸門C1及PMOS管P3導(dǎo)通和關(guān)斷；P1管柵端接反相器INV_2的輸出端，P1管 漏端接反相器INV_2的輸入端，用于加速低電平產(chǎn)生；
[0046] 二極管DI0DE_1、NM0S管ML_1?ML_17構(gòu)成右邊支路，用于對電荷泵輸出電壓進(jìn) 行降壓，其中ML_1?ML_5以二極管方式相連并與反偏二極管DI0DE_1串接在一起，MF_5 源端輸出接三路，分別為：由二極管連接方式相連的ML_6、ML_7和柵端接A1信號的開關(guān)管 ML_8構(gòu)成第一路；由柵端接A2信號的開關(guān)管ML_9構(gòu)成第二路；由二極管方式相連的ML_10 和柵端接A3信號的開關(guān)管ML_11構(gòu)成第三路；其中控制信號A1、A2、A3來自電壓調(diào)整電路， 與擦除操作相關(guān);MF_1源端輸出接三路，分別為：由二極管方式相連的ML_12、ML_13和柵端 接A4信號的開關(guān)管ML_14構(gòu)成第一路；由柵端接A5信號的開關(guān)管ML_15構(gòu)成第二路；由 二極管方式相連的ML_16和柵端接A6信號的開關(guān)管ML_17構(gòu)成第三路；其中控制信號A4、 A5、A6來自電壓調(diào)整電路，與編程操作相關(guān)；ML_8、ML_9、ML_11、ML_14、ML_15、ML_17管源 端與開關(guān)管N6和偏置管N5漏端相連，其輸出接到N7管柵極，P2管柵漏短接作為負(fù)載管與 N7管構(gòu)成放大電路，其輸出接傳輸門C1的輸入端。
[0047] 降壓電路的具體工作過程如下：
[0048] 當(dāng)FLASH進(jìn)入編程或擦除模式時，二或門0R_1輸出高電平，N3, N6管關(guān)斷，N1管 打開。由電阻RES_1、RES_2、RES_3、RES_4和N2管構(gòu)成的偏置電路提供N4, N5管偏置電 壓，降壓電路開始工作。電荷泵輸出的電壓經(jīng)輸入引腳pump_out進(jìn)入降壓電路。降壓電路 分為兩路，MF_1到MF_10構(gòu)成左邊支路，用于快速啟動。二極管DI0DE_1、ML_1到ML_17構(gòu) 成右邊支路，用于對電荷泵輸出電壓進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)電荷泵輸出電壓遠(yuǎn)低于設(shè)定電壓，節(jié)點 J1輸出低電平，傳輸門C1關(guān)斷，P3管打開，左邊支路起作用，Y端輸出電源電壓，該電壓送 入時鐘產(chǎn)生電路，控制時鐘以最快的頻率運行，加快電荷泵升壓；當(dāng)電荷泵電壓接近設(shè)定電 壓，節(jié)點J1輸出高電平，傳輸門C1打開，P3管關(guān)斷，左邊支路關(guān)斷。右邊支路電壓經(jīng)P2和 N7反向放大后通過傳輸門C1將降壓后的電壓輸出，送入時鐘產(chǎn)生電路，該電壓調(diào)節(jié)時鐘產(chǎn) 生電路的時鐘頻率，對電荷泵輸出電壓進(jìn)行微調(diào)。為降低功耗，右邊降壓電路沒有采用傳統(tǒng) 電阻分壓形式，本發(fā)明采用反偏二極管和耐高壓N管構(gòu)成的正偏二極管組成降壓電路。因 擦除電壓和編程電壓不同，右邊之路根據(jù)編程和擦除分成兩路。Al，A2，A3在擦除模式時起 作用；A4，A5，A6在編程模式起作用。通過擦除時對A1，A2，A3或編程時對A4，A5，A6選擇， 在工藝發(fā)生變化時或FLASH開發(fā)初期方便對電荷泵電壓進(jìn)行調(diào)整。A1到A6的控制信號由 電壓調(diào)整電路產(chǎn)生。
[0049] 如圖3所示為本發(fā)明控制電路中時鐘產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知時鐘產(chǎn)生電 路的組成和連接關(guān)系如下：
[0050] 二或門0R_1輸入接WR、ERASE信號，輸出端接開關(guān)管P3、P7、反相器INV_1、二與非 NAND_1的B1端，反相器INV_1輸出端接弱上拉倒比管P9,下拉管P10,開關(guān)管Nl、N3、N8、 Nil ;開關(guān)管N8、N11、P3、P7用于FLASH處于編程擦除操作時啟動時鐘產(chǎn)生電路；P1，P2、N5、 N4、R1構(gòu)成閾值基準(zhǔn)電路，輸出接P5管柵極，提供P5管基準(zhǔn)電流；弱上拉倒比管P9的漏端 接下拉管P10的源端、開關(guān)管N1的漏端，輸出端接N2的柵極；N2管源端接N3管漏端，輸出 端接所述閾值基準(zhǔn)電路；?9，？10、附、呢、吧構(gòu)成啟動電路，用于啟動所述閾值基準(zhǔn)電路；降 壓電路輸出的信號進(jìn)入A端，接P4管柵極，P4管漏端接N6管，N6管柵漏短接，與P4管構(gòu) 成放大電路；A端信號經(jīng)P4、N6放大后輸出接N7管柵極，N7管漏端接電流源P5管的漏端， 輸出經(jīng)電流鏡N9、N10、P6傳遞到Y(jié)1端，Y1端接延遲單元的C1端，Y1端同時接P8管柵端， P8的漏端接開關(guān)管Nil，NMOS管N12的柵漏端；Y1經(jīng)P8、N12反向輸出到Y(jié)2端，Y2端接延 遲單元的C2端；延遲單元Delay_l的A端接二與非NAND_1的輸出，延遲單元Delay_l的輸 出Y端接延遲單元Delay_2的輸入A端，依次類推，共有偶數(shù)級延遲單元，最后一級延遲單 元Delay_n輸出Y端接二與非NAND_1的B2端。
[0051] 時鐘產(chǎn)生電路的具體工作過程如下：
[0052] 當(dāng)FLASH進(jìn)入編程或擦除模式時，或門01輸出高電平，P3、P7、Nl、N3、N8、Nil關(guān) 斷，時鐘產(chǎn)生電路開始工作。PI、P2、N4、R1和N5構(gòu)成閾值基準(zhǔn)電路，提供基準(zhǔn)電流。P9、 P10、N2構(gòu)成啟動電路，用于啟動閾值基準(zhǔn)電路。當(dāng)閾值基準(zhǔn)電路啟動后，N5柵端電壓升高， N2管截至，啟動電路關(guān)閉。電荷泵降壓電路過來的信號進(jìn)入A端，經(jīng)P4、N6管反向后接N7 管。N7管電流變化經(jīng)_川10、？6、？8川12鏡像放大后通過￥1，￥2輸出。￥1，￥2分別接接延 遲單元的Cl、C2端，通過控制延遲單元的電流大小調(diào)節(jié)延遲時間，偶數(shù)延遲單元和二與非 門構(gòu)成震蕩回路，提供電荷泵工作所需時鐘。
[0053] 如圖4所示為本發(fā)明時鐘產(chǎn)生電路中延遲單元電路結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知延遲單 元的組成及連接關(guān)系如下：
[0054] P1、P2管源端接電源，柵端連接C1端，由C1端控制輸入電流；N3、N4管源端接地， 柵端連接C2端，由C2端控制下拉電流；P3，N1的柵端接到A端，P3源端接P1管漏端，N1源 端接N3管漏端，P3, N1的漏端連接P4、N2的柵端；P4源端接P2管漏端，N2源端接Μ管漏 端；Ρ4, Ν2的漏端連接輸出端Υ。
[0055] 以上所述，僅為本發(fā)明最佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0056] 本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路，其特征在于：包括編程擦除控制電路、 電壓調(diào)整電路、降壓電路、時鐘產(chǎn)生電路、四相位時鐘電路、電荷泵和穩(wěn)壓電路，其中： 編程擦除控制電路：控制電壓調(diào)整電路，降壓電路和時鐘產(chǎn)生電路的開啟和關(guān)斷；當(dāng) FLASH處于讀操作時關(guān)斷降壓電路，電壓調(diào)整電路和時鐘產(chǎn)生電路；當(dāng)FLASH處于編程操作 或擦除操作時打開電壓調(diào)整電路，降壓電路和時鐘產(chǎn)生電路，電荷泵工作； 電壓調(diào)整電路：產(chǎn)生電壓配置信息，并將電壓配置信息輸出給降壓電路； 降壓電路：接收電壓調(diào)整電路輸出的電壓配置信息和穩(wěn)壓電路輸出的編程電壓或擦除 電壓，根據(jù)電壓配置信息對編程電壓或擦除電壓進(jìn)行降壓，并將降壓調(diào)整后的編程電壓或 擦除電壓輸出給時鐘產(chǎn)生電路； 時鐘產(chǎn)生電路：接收降壓電路輸出降壓調(diào)整后的編程電壓或擦除電壓，產(chǎn)生時鐘信號， 并將時鐘信號輸出給四相位時鐘電路，時鐘信號的時鐘頻率與降壓調(diào)整后的編程電壓或擦 除電壓的電壓值相關(guān)，電壓值越大，時鐘頻率越塊； 四相位時鐘電路：將時鐘產(chǎn)生電路輸出時鐘信號生成四個相位相錯90度的時鐘來驅(qū) 動電荷泵，以減小電荷泵輸出文波； 電荷泵：通過四相位時鐘電路驅(qū)動，將電源電壓升壓，產(chǎn)生編程電壓或擦除電壓，并將 產(chǎn)生的編程電壓或擦除電壓輸出給穩(wěn)壓電路； 穩(wěn)壓電路：將兩組電荷泵輸出電壓并聯(lián)，并減少電荷泵輸出文波，穩(wěn)定輸出電壓，輸出 分為兩路，一路向外輸出，提供編程電壓或擦除電壓；另外一路輸出給降壓電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路，其特征在于： 所述電荷泵級數(shù)遠(yuǎn)高于正常編程擦除所需電壓，電荷泵級數(shù)采用13級。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路，其特征在于： 所述降壓電路的組成和連接關(guān)系如下： 二或門OR_l的輸入端連接編程擦除控制電路輸出的控制信號WRT、ERASE，輸出端連接 開關(guān)管N1，反相器INV_1和反相器INV_3 ;反相器INV_1輸出端連接控制開關(guān)管N3,反相器 INV_3輸出端連接控制開關(guān)管N6,開關(guān)管N1、N3、N6用于片上FLASH處于編程擦除操作時啟 動降壓電路；電阻RES_1、RES_2、RES_3、RES_4,二極管N2與開關(guān)管N1串聯(lián)構(gòu)成偏置電路為 開關(guān)管N4、N5提供偏置電壓； NMOS管MF_1?MF_11構(gòu)成左邊支路，用于快速啟動，其中MF_1?MF_8以二極管方式 相連并串接在一起，MF_8源端連接MF_10、MF_9的漏端，MF_10柵端接控制信號WRT，MF_9與 MF_11串聯(lián)，MF_11柵端接控制信號ERASE ;MF_10、MF_11開關(guān)管用于區(qū)分編程操作和擦除 操作；MF_10、MF_11源端與開關(guān)管N3、偏置管Μ漏端相連，其輸出經(jīng)反相器INV_2和INV_4 控制傳輸門Cl及PMOS管P3導(dǎo)通和關(guān)斷；P1管柵端接反相器INV_2的輸出端，P1管漏端接 反相器INV_2的輸入端，用于加速低電平產(chǎn)生； 二極管DIODE_l、NMOS管ML_1?ML_17構(gòu)成右邊支路，用于對電荷泵輸出電壓進(jìn)行降 壓，其中ML_1?ML_5以二極管方式相連并與反偏二極管DIODE_l串接在一起，MF_5源端 輸出接三路，分別為：由二極管連接方式相連的ML_6、ML_7和柵端接A1信號的開關(guān)管ML_8 構(gòu)成第一路；由柵端接A2信號的開關(guān)管ML_9構(gòu)成第二路；由二極管方式相連的ML_10和柵 端接A3信號的開關(guān)管ML_11構(gòu)成第三路；其中控制信號Al、A2、A3來自電壓調(diào)整電路，與 擦除操作相關(guān);MF_1源端輸出接三路，分別為：由二極管方式相連的ML_12、ML_13和柵端接 A4信號的開關(guān)管ML_14構(gòu)成第一路；由柵端接A5信號的開關(guān)管ML_15構(gòu)成第二路；由二極 管方式相連的ML_16和柵端接A6信號的開關(guān)管ML_17構(gòu)成第三路；其中控制信號A4、A5、 八6來自電壓調(diào)整電路，與編程操作相關(guān)；1^_8、1^_9、1^_11、1^_14、1^_15、1^_17管源端與 開關(guān)管N6和偏置管N5漏端相連，其輸出接到N7管柵極，P2管柵漏短接作為負(fù)載管與N7管 構(gòu)成放大電路，其輸出接傳輸門C1的輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路，其特征在于： 所述時鐘產(chǎn)生電路的組成和連接關(guān)系如下： 二或門0R_1輸入接WR、ERASE信號，輸出端接開關(guān)管P3、P7、反相器INV_1、二與非 NAND_1的B1端，反相器INV_1輸出端接弱上拉倒比管P9,下拉管P10,開關(guān)管Nl、N3、N8、 Nil ;開關(guān)管N8、N11、P3、P7用于FLASH處于編程擦除操作時啟動時鐘產(chǎn)生電路；P1，P2、N5、 N4、R1構(gòu)成閾值基準(zhǔn)電路，輸出接P5管柵極，提供P5管基準(zhǔn)電流；弱上拉倒比管P9的漏端 接下拉管P10的源端、開關(guān)管N1的漏端，輸出端接N2的柵極；N2管源端接N3管漏端，輸出 端接所述閾值基準(zhǔn)電路；?9，？10、附、吧、吧構(gòu)成啟動電路，用于啟動所述閾值基準(zhǔn)電路；降 壓電路輸出的信號進(jìn)入A端，接P4管柵極，P4管漏端接N6管，N6管柵漏短接，與P4管構(gòu) 成放大電路；A端信號經(jīng)P4、N6放大后輸出接N7管柵極，N7管漏端接電流源P5管的漏端， 輸出經(jīng)電流鏡N9、N10、P6傳遞到Y(jié)1端，Y1端接延遲單元的C1端，Y1端同時接P8管柵端， P8的漏端接開關(guān)管N11，NM0S管N12的柵漏端；Y1經(jīng)P8、N12反向輸出到Y(jié)2端，Y2端接延 遲單元的C2端；延遲單元Delay_l的A端接二與非NAND_1的輸出，延遲單元Delay_l的輸 出Y端接延遲單元Delay_2的輸入A端，依次類推，共有偶數(shù)級延遲單元，最后一級延遲單 元Delay_n輸出Y端接二與非NAND_1的B2端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低功耗快速升壓FLASH電荷泵控制電路，其特征在于： 所述時鐘產(chǎn)生電路中延遲單元的組成及連接關(guān)系如下： P1、P2管源端接電源，柵端連接C1端，由C1端控制輸入電流；N3、N4管源端接地，柵端 連接C2端，由C2端控制下拉電流；P3, N1的柵端接到A端，P3源端接P1管漏端，N1源端 接N3管漏端，P3，N1的漏端連接P4、N2的柵端；P4源端接P2管漏端，N2源端接Μ管漏端； Ρ4，Ν2的漏端連接輸出端Υ。
【文檔編號】G11C16/06GK104112473SQ201410174816
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】董哲 申請人:北京時代民芯科技有限公司, 北京微電子技術(shù)研究所