電容式電荷泵裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電荷泵領(lǐng)域，具體涉及一種能夠快速啟動(dòng)的電容式電荷泵。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)的電源電壓變得越來越小，越來越多的系統(tǒng)中加入了電荷泵電路。電荷泵電路具有的升壓特性，經(jīng)常作為提供高電壓的電源而廣泛應(yīng)用于各種集成電路中?，F(xiàn)有技術(shù)中，電容式電荷泵由時(shí)鐘產(chǎn)生電路、電荷泵主電路、邏輯控制電路等組成，用于對負(fù)載電容進(jìn)行充電，從而在輸出端產(chǎn)生高電壓。
[0003]伴隨著工藝尺寸的縮小，大規(guī)模集成電路成為趨勢，電荷泵所帶負(fù)載器件會越來越多，如此巨大的負(fù)載電容將導(dǎo)致對其充電速度的減慢，使輸出電壓斜升速度減慢，電荷泵的升壓啟動(dòng)過程將變得漫長。這將導(dǎo)致集成電路處理速度減慢的缺陷。因此，提高電荷泵的啟動(dòng)速度對大規(guī)模集成電路是十分必要的。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)通過提高振蕩器輸出頻率和增大電荷泵電容值的辦法，達(dá)到提高負(fù)載電容充電速度的目的。這兩種辦法在負(fù)載電容小的電路中作用明顯，但在電荷泵輸出負(fù)載電容很大的大規(guī)模電路中，所能達(dá)到的效果有限。在輸出負(fù)載電容很大的條件下，若提高時(shí)鐘頻率，必然會引入較大的噪聲和增大功耗；若電荷泵電容做的很大，芯片面積將會大幅增大，成本會大大增加。另一方面，如果增加電容，將會使節(jié)點(diǎn)的時(shí)間常數(shù)變大，從而限制最大時(shí)鐘頻率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本申請的目的之一在于提供種改良的一種電容式電荷泵，在輸出負(fù)載電容大的情況下，能夠快速啟動(dòng)，并且不增加噪聲和系統(tǒng)功耗。
[0006]根據(jù)本申請的一個(gè)方面，提供電容式電荷泵裝置，包括主電荷泵、邏輯控制電路、輔助電荷泵、穩(wěn)壓電路和升壓裝置，其中，
[0007]所述邏輯控制電路根據(jù)所述主電荷泵的輸出控制所述輔助電荷泵的開啟和關(guān)閉，
[0008]所述輔助電荷泵根據(jù)所述邏輯控制電路的控制信息，控制所述升壓裝置的開啟和關(guān)閉，
[0009]所述穩(wěn)壓電路減少所述主電荷泵和所述輔助電荷泵的輸出紋波，穩(wěn)定輸出電壓，
[0010]所述升壓裝置，用于將所述主電荷泵輸出端電壓升高。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述主電荷泵由第一使能信號啟動(dòng)和控制，所述主電荷泵的輸出作為所述邏輯控制電路的輸入，所述邏輯控制電路的輸出作為所述輔助電荷泵的控制信號以控制所述輔助電荷泵的開啟，所述輔助電荷泵的輸出控制所述升壓裝置的開啟和關(guān)閉。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述主電荷泵的電路包括第一至第九NMOS器件，其中:
[0013]第一 NMOS器件的柵端連接第一使能信號，源端與電源相連，漏端電連接第二 NMOS器件的柵端和源端，
[0014]第二 NMOS器件的源端和第六NMOS器件的柵端電連接，漏端電連接第三NMOS器件的柵端和源端，
[0015]第三NMOS器件的源端和第七NMOS器件的柵端電連接，漏端電連接第四NMOS器件的柵端和源端，
[0016]第四NMOS器件的源端和第八NMOS器件的柵端電連接，漏端電連接第五NMOS器件的柵端和源端，
[0017]第五NMOS器件的源端和第九NMOS器件的柵端電連接，漏端作為所述主電荷泵的輸出端，
[0018]第一時(shí)鐘信號與第七NMOS器件的源端、第七NMOS器件的漏端、第九NMOS器件的源端以及第九NMOS器件的漏端分別電連接，
[0019]第二時(shí)鐘信號與第六NMOS器件源端、第六NMOS器件的漏端、第八NMOS器件的源端以及第八NMOS器件的漏端分別電連接，
[0020]其中第六NMOS器件、第七NMOS器件、第八NMOS器件和第九NMOS器件作為電容使用。
[0021]在一些實(shí)施例中，所述邏輯控制電路包括第十五NMOS器件、第十六NMOS器件、第四反相器、第五反相器和第六反相器，其中
[0022]第十五NMOS器件的柵端與所述主電荷泵的輸出端以及第四反相器的輸入端連接，源端與電源電連接，漏端電連接第四反相器的輸出端和第五反相器的輸入端，
[0023]第五反相器的輸出端電連接第六反相器的輸入端和所述輔助電荷泵的輸入端，第六反相器的輸出端電連接第十六NMOS器件的柵端，
[0024]第十六NMOS器件的漏端接地，源端連接所述升壓裝置的輸入端。
[0025]在一些實(shí)施例中，所述輔助電荷泵包括第十至第十四NMOS器件、第一與非門、第二與非門、第三與非門、第一反相器、第二反相器和第三反相器，其中，
[0026]第一與非門、第二與非門、第三與非門的一個(gè)輸入端相連作為所述輔助電荷泵的輸入端，第一與非門另一個(gè)輸入端連接第一使能信號，第二與非門另一個(gè)輸入端連接第一時(shí)鐘信號，第三與非門另一個(gè)輸入端連接第一時(shí)鐘信號；
[0027]第一與非門的輸出端連接第一反相器的輸入端，第一反相器的輸出端電連接第十NMOS器件的柵端，
[0028]第十NMOS器件的源端與電源電連接，漏端與第十一 NMOS器件的柵端和源端以及第十三NMOS器件的柵端電連接，
[0029]第二與非門的輸出端連接第二反相器的輸入端，第二反相器的輸出端電連接第十三NMOS器件的源端和漏端，
[0030]第三與非門的輸出端連接第三反相器的輸入端，第三反相器的輸出端電連接第十四NMOS器件的源端和漏端，
[0031]第十四NMOS器件的柵端與第十一 NMOS器件的漏端、第十二 NMOS器件的柵端和源端電連接；
[0032]第十二 NMOS器件的漏端連接所述升壓裝置的輸入端。
[0033]在一些實(shí)施例中，所述穩(wěn)壓電路包括第十八至第二十一 NMOS器件，其中，
[0034]第十八NMOS器件的柵端和源端連接所述主電荷泵的輸出端，漏端電連接第十九NMOS器件的柵端和源端，第十九NMOS器件的漏端電連接第二十NMOS器件的柵端和源端，第二十NMOS器件的漏端電連接第二十一 NMOS器件的柵端和源端，第二十一 NMOS器件的漏端接地。
[0035]在一些實(shí)施例中，所述升壓裝置的第十七NMOS器件的柵端作為所述升壓裝置的輸入端，源端與電源相連，漏端與所述主電荷泵的輸出端相連。
[0036]上述方案至少具有以下的有益效果:通過邏輯電路和輔助電荷泵控制NMOS器件的開啟和關(guān)斷，可以使電荷泵輸出端電壓迅速上升到電源電壓VCC，并且還避免了 NMOS器件傳遞高電壓閾值損失的問題，極大縮短了輸出負(fù)載電容達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間，達(dá)到快速啟動(dòng)的目的。
【附圖說明】
[0037]圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的電容式電荷泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的電容式電荷泵的電路圖；
[0039]圖3為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的電容式電荷泵的實(shí)驗(yàn)對比圖；
[0040]圖4為現(xiàn)有一種電荷泵的結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖5是圖4所示現(xiàn)有電荷泵的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述說明。
[0043]如圖1所示實(shí)施例的電容式電荷泵包括:主電荷泵1、邏輯控制電路2、輔助電荷泵
3、穩(wěn)壓電路4和升壓裝置5。
[0044]主電荷泵I起到常規(guī)電荷泵的作用，其輸出端連接有升壓裝置5以根據(jù)需要升高主電荷泵I輸出端電壓。邏輯控制電路2根據(jù)主電荷泵I的輸出控制輔助電荷泵3的開啟和關(guān)閉，輔助電荷泵3根據(jù)邏輯控制電路2的控制信息控制升壓裝置5的開啟和關(guān)閉。穩(wěn)壓電路4連接主電荷泵I輸出端，用于減少主電荷泵I輸出紋波，穩(wěn)定輸出電壓。
[0045]在上述實(shí)施例中，在第一輸出端Vout增加一個(gè)升壓裝置5 (可以由NMOS器件構(gòu)成)，通過邏輯電路2和輔助電荷泵3控制NMOS器件的開啟和關(guān)斷，可以使電荷泵輸出端電壓迅速上升到電源電壓VCC。充電速度提升效果明顯。第一使能信號pul l_en控制主電荷泵I和輔助電荷泵3的工作。主電荷泵I的輸出Vout還作為邏輯控制電路2的輸入。邏輯控制電路2的輸出信號ctrll作為輔助電荷泵3的控制信號，控制輔助電荷泵3的開啟。輔助電荷泵3的輸出信號