專利名稱：高性能、高可靠性負電壓產生電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及集成電路領域的一種負電壓產生電路。
技術背景隨著集成電路行業(yè)的發(fā)展，人們對芯片的性能要求越來越高。在芯片的應 用過程中，人們希望芯片外圍元器件越少越好，這樣電路性能受外界環(huán)境影響 小，系統(tǒng)較穩(wěn)定。當電路系統(tǒng)中需要一個負電源時，傳統(tǒng)的實現方法有兩類 第一類是采用外部的振蕩器、反向器以及一些電容和二極管來實現；第二類是采用專用的電源轉換器芯片或者電荷泵電壓反轉器芯片來實現。 從傳統(tǒng)的兩類方法可以看出，第一類外圍器件過多，電路性能受外界環(huán)境影響大，系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性不足；第二類采用專用芯片，雖然性能優(yōu)于第一 類，但成本過高。實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的就在于提供一種電路，該電路能夠產生穩(wěn)定 可靠并且?guī)ж撦d能力很強的負電壓，同時又不能增加成本。 為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下一種高性能、高可靠性負電壓產生電路，包括一振蕩器，一二極管， 一放 電模塊和第一、第二電容，其特征在于所述振蕩器輸出的時鐘信號經一穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓后輸出。所述第一電容的一端與所述二極管的負極連接，第一電容的另一端與振蕩 器的時鐘信號輸出端連接，所述二極管的正極與接地端之間連接第二電容，所 述二極管的正極作為負電壓產生電路的輸出端。所述負電壓產生電路的輸出端與接地端之間連接另一二極管。 所述振蕩器的時鐘信號輸出端和接地端之間連接放電模塊。所述放電模塊為一受控的放電通路，當振蕩器的內部電容充電的時候，該 受控的放電通路處于放電狀態(tài)，當振蕩器的內部電容放電的時候，該受控的放 電通路被關閉。所述穩(wěn)壓管連接在振蕩器的時鐘信號輸出端和接地端之間。所述第一電容的一端與所述二極管的負極形成第一電連接端，第一電容的 另一端與振蕩器的時鐘信號輸出端連接形成第二電連接端，所述二極管的正極 與接地端之間連接第二電容，所述二極管的正極作為負電壓產生電路的輸出端， 該負電壓產生電路的輸出端與接地端之間連接另一二極管，振蕩器的時鐘信號 輸出端和接地端之間連接放電模塊，所述振蕩器、穩(wěn)壓管、放電模塊和兩個二 極管集成在一芯片內部，所述第一、第二電連接端和負電壓產生電路的輸出端 作為該芯片的三個管腳，第一、第二電容通過該三個管腳在芯片外部實現連接。 '與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于本實用新型將傳統(tǒng)位于負電壓產生電路輸出端的穩(wěn)壓管移至振蕩器的時鐘 信號輸出端，使產生的負電壓穩(wěn)定可靠，受外部負載影響小，驅動能力強，在 較寬的工作范圍內均能穩(wěn)定工作，可靠性高。本實用新型還提出一種方案，將 通過芯片外圍實現的重要元器件集成到芯片內部，從而使整個系統(tǒng)電路簡化， 容易實現，面積小，成本低，性能好。


以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的闡述。附圖1為本實用新型所述高性能、高可靠性負電壓產生電路的原理圖；附圖2為本實用新型的一應用電路框圖。
具體實施方式
如圖1所示， 一種高性能、高可靠性負電壓產生電路，包括振蕩器、受控 的放電通路、穩(wěn)壓管、第一電容C1、第二電容C2和二極管D1、 D2。其中振蕩 器、受控的放電通路、穩(wěn)壓管和二極管Dl、 D2集成在一芯片內部，該芯片與 負電壓產生電路相關的三個管腳CN1 、 CN2和COUT分別取自二極管D2的負 極、振蕩器的時鐘信號輸出端和二極管D2的正極。第一電容C1在芯片的外部 實現，其兩端分別與芯片的管腳CN1、 CN2連接。第二電容C2也在芯片的外 部實現，連接在芯片的管腳COUT和接地端之間。穩(wěn)壓管負極與管腳CN2連接，其正極接地。圖1中穩(wěn)壓管與振蕩器的另一連接表示當振蕩器內部電容充電的時候(包括充電結束但放電之前)，穩(wěn)壓管有電流流過，即工作在穩(wěn)壓狀態(tài)；當振蕩器內部電容放電的時候，管腳CN2被很快放電，此時穩(wěn)壓管不工作。受控的放電通路連接在管腳CN1和接地端之間，當振蕩器內部電容充電的時候，該受控的放電通路處于放電狀態(tài)；當振蕩器內部電容放電的時候，該受 控的放電通路被關閉。二極管D2的負極與管腳CN1連接，其正極與管腳COUT連接，作為該負 電壓產生電路的輸出端。二極管Dl的正極與管腳COUT連接，其負極連接接 地端。當振蕩器工作時，管腳CN2輸出0 4.0V的方波，由于第一電容C1兩端的 電壓不能突變，以及受控的放電通路的共同作用，管腳CN1輸出-3.8V 0的方 波；管腳CN1的方波經過二極管D2后，由二極管D1和第二電容C2共同作用， 管腳COUT得到-3.0V的負電壓。管腳COUT的負電壓可以當作負電源給芯片內部供電，同時還可以帶一定 的外部負載。帶外部負載時，穩(wěn)壓管對系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到了關鍵的作用。如果 沒有穩(wěn)壓管，管腳COUT的負電壓在帶與不帶負載時的電平有較大差異，引入 穩(wěn)壓管的作用就是將振蕩源端即管腳CN2處的電壓穩(wěn)定在4.0V左右，從而可以 保證管腳COUT處的負電壓穩(wěn)定在-3.0V。下面介紹本實用新型的一應用實例。將本實用新型所述高性能、高可靠性負電壓產生電路應用在一需要負電源 單電源供電的電路中，電路框圖如圖2所示。該電路采用單電源供電，主要功能是為外部的場效應管(FET)提供偏置和 22KHZ包絡檢測。該電路中，使用負電壓的原因有二其一，外部的FET采用 耗盡型的管子，因此需要相對于地的負電壓來驅動FET的柵極從而得到相應的 漏極電流；其二， 22KHZ包絡檢測電路需要一個負電源。圖2 (c)所示，為本實用新型所述高性能、高可靠性負電壓產生電路框圖， 第一電容Cl和第二電容C2是整個負電壓產生電路的一部分，在芯片外圍實現， 電路其他元件集成在芯片內部。依據圖1的電路原理，在寬工作電壓范圍 (5V 10V)內，電路輸出負電壓COUT。在穩(wěn)壓管的作用下，負電壓COUT可 A為芯片外部的FET管Qn提供偏置，同時為芯片內其他電路提供負電源，還可以外接一定的負載。如圖2 (b)所示，產生的負電壓COUT用于為外部的FET管Qn提供偏置。 根據控制信號的不同，外部的FET管工作在開或關的狀態(tài)。當FET管的柵極 Gn電壓為-3V左右時，其工作在開的狀態(tài)，漏極Dn有電流產生；當FET管的柵 極Gn電壓為0.75V左右時，其工作在關的狀態(tài)，漏極Dn也有電流，但處于開路 狀態(tài)。圖2 (a)示出將負電壓COUT用于22KHZ包絡檢測電路，提供包絡檢測 電路所需負電源。低噪聲降頻信號經過濾波和檢測比較后，根據電壓控制信號 的不同，在輸出端產生不同的輸出信號，低電平輸出為-2.7V左右，高電平輸出 為3V左右。盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施 方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領域，對于熟悉 本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同 范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述 的圖例。
權利要求1.一種高性能、高可靠性負電壓產生電路，包括一振蕩器，一二極管，一放電模塊和第一、第二電容，其特征在于所述振蕩器輸出的時鐘信號經一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出。
2. 如權利要求1所述的高性能、高可靠性負電壓產生電路，其特征在于所 述第一電容的一端與所述二極管的負極連接，第一電容的另一端與振蕩器的時 鐘信號輸出端連接，所述二極管的正極與接地端之間連接第二電容，所述二極 管的正極作為負電壓產生電路的輸出端。
3. 如權利要求2所述的高性能、高可靠性負電壓產生電路，其特征在于所 述負電壓產生電路的輸出端與接地端之間連接另一二極管。
4. 如權利要求2所述的高性能、高可靠性負電壓產生電路，其特征在于所 述振蕩器的時鐘信號輸出端和接地端之間連接放電模塊。
5. 如權利要求4所述的高性能、高可靠性負電壓產生電路，其特征在于所 述放電模塊為一受控的放電通路，當振蕩器的內部電容充電的時候，該受控的 放電通路處于放電狀態(tài)，當振蕩器的內部電容放電的時候，該受控的放電通路 被關閉。
6. 如權利要求1所述的高性能、高可靠性負電壓產生電路，其特征在于所 述穩(wěn)壓管連接在振蕩器的時鐘信號輸出端和接地端之間。
7. 如權利要求1所述的高性能、高可靠性負電壓產生電路，其特征在于所 述第一電容的一端與所述二極管的負極形成第一電連接端，第一電容的另一端 與振蕩器的時鐘信號輸出端連接形成第二電連接端，所述二極管的正極與接地 端之間連接第二電容，所述二極管的正極作為負電壓產生電路的輸出端，該負 電壓產生電路的輸出端與接地端之間連接另一二極管，振蕩器的時鐘信號輸出 端和接地端之間連接放電模塊，所述振蕩器、穩(wěn)壓管、放電模塊和兩個二極管 集成在一芯片內部，所述第一、第二電連接端和負電壓產生電路的輸出端作為 該芯片的三個管腳，第一、第二電容通過該三個管腳在芯片外部實現連接。
專利摘要本實用新型公開一種高性能、高可靠性負電壓產生電路，包括一振蕩器，一二極管，一放電模塊和第一、第二電容，其特征在于所述振蕩器輸出的時鐘信號經一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出。本實用新型還提出一種方案，將傳統(tǒng)負電壓產生電路中在芯片外圍實現的重要元器件集成到芯片內部。本實用新型產生的負電壓穩(wěn)定可靠，受外部負載影響小，驅動能力強，在較寬的工作范圍內均能穩(wěn)定工作，可靠性高。本實用新型使系統(tǒng)電路簡化，容易實現，面積小，成本低，性能好。
文檔編號H01L25/00GK201118441SQ200720175879
公開日2008年9月17日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權日2007年9月14日
發(fā)明者石萬文, 雷紅軍 申請人:蘇州市華芯微電子有限公司