CN100589207C - 一种电荷泵输出高压的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电荷泵输出高压的控制装置，包括参考电压产生电路，所述参考电压产生电路由参考电压电流源和模式产生电路组成，外部调节信号输入到参考电压电流源；参考电压电流源输出两个参考电压信号接到模式产生电路的输入端；外部使能信号输入接到模式产生电路的输入端，模式产生电路输出参考电压产生电路的输出信号。本发明能同时实现具有特定上升时间和保持时间的参考电压；可以调节对固定电容进行充电的参考电流的大小或者改变电容的值，改变参考电压的上升时间和保持时间；在不改变ADJ的设定值时电路在整个工作温度范围内得到的参考电压的上升时间和保持时间变化小，这样使得电荷泵输出的高压也具有相同的模式，且峰值电压稳定。

Description

一种电荷泵输出高压的控制装置

技术领域

本发明涉及的是控制电荷泵输出高压的装置，主要使用在电可擦可编程只读存储器(EEPROM)中，用于控制电荷泵产生基本存储单元的写入和擦除高电压，从而保护基本存储单元的写入与擦除过程，减小操作失败的概率。

背景技术

非易失性存储器广泛应用于数据处理中，EEPROM是一种中被广泛使用的非易失性存储器。

EEPROM是采用一个片上电荷泵产生的高压Vpp对基本存储单元进行编程，这个电压一般为14伏，比芯片正常工作时的电源电压高很多。为了保护基本存储单元的氧化层，要求该编程高压Vpp具有特定的上升时间tr、下降时间tf、保持时间th以及精确的输出峰值电压Vpp，如图1所示为Vpp的波形图。

如图2所示为产生该Vpp的电荷泵系统框图，主要通过设定参考电压VREF的波形来控制Vpp的波形。该电荷泵系统由振荡器I0、二输入与非门I1、电荷泵I2、分压电阻R1和R2、比较器I3和参考电压产生电路I4组成。

当经过分压后的电荷泵I2输出电压VRL比VREF低时，比较器I3的输出电压VE为高，此时二输入与非门I1的输出CPCLK为振荡器I0产生的时钟，该时钟CPCLK输入到电荷泵I2中控制电荷泵I2正常充电，得到需要的输出电压Vpp。

当经过分压后的电荷泵I2输出电压VRL比VREF高时，比较器I3的输出电压VE为低，此低电平屏蔽二输入与非门I1的时钟输入端，输出到电荷泵I2的CPCLK是低电平，电荷泵停止充电，电压保持固定或者逐渐降低。

这两个过程循环进行就可以控制Vpp的产生过程，只要设定好VREF的波形就可以控制Vpp的波形，而且Vpp的峰值电压也可以精确设定为VREF的倍数，比如

其精度与VREF一致。

目前国内外专利中，大部分只关注电荷泵的设计以及简单控制其充电开始和充电结束。比如美国专利US6195291B1就是采用两个比较器对电荷泵的输出电压进行检测，分别为EEPROM的编程和擦除过程提供高压，当电荷泵输出电压高于参考电压时，电荷泵就不再进行升压，保持输出不变或者下拉到0V，这样输出电压的上升时间完全由电荷泵自身结构的上升时间决定，受工艺影响大，无法固定为特定值。

美国专利US6166960采用ADC将电荷泵输出的高压转变成数字信号，然后经过微控制器逻辑运算后对电荷泵进行控制，从其实施例和工作的流程图看，只是实现一个高压电平的检测，确定是否达到设计值，对升压过程没有办法控制，因此无法单独控制升压过程得到特定的上升时间。

美国专利US5890191中的电荷泵也只是由一个使能信号EN控制，通过数字逻辑对EEPROM阵列进行检测其工作状态，寄存器给出连续的电荷泵使能信号才控制电荷泵输出高压。这样这个专利只能控制电荷泵输出高压的时间而无法设定特定的高压上升时间。

综上所述，目前现有技术都无法控制电荷泵充电过程得到特定的上升时间，只能得到特定的保持时间。而在EEPROM中，编程高压Vpp的上升时间一般都有具体的规定，以免破坏存储单元的氧化层。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提出一种结构简单，产生具有特定上升时间和保持时间的参考电压，用于控制电荷泵产生特定波形的高压Vpp。

为了实现上述发明目的，本发明具体是这样实现的：

一种电荷泵输出高压的控制装置，由振荡器、二输入与非门、电荷泵、两个分压电阻、比较器和参考电压产生电路组成，其中振荡器的输出端接二输入与非门的一个输入端，二输入与非门的输出端经电荷泵后，串接两个分压电阻，其中一分压电阻一端接电荷泵，一端接比较器的负极输入端，另一分压电阻一端接比较器的负极输入端，一端接地，参考电压产生电路的输出端接比较器的正极输入端，比较器的输出端接二输入与非门的另一输入端，

所述参考电压产生电路由参考电压电流源和模式产生电路组成，

外部调节信号输入到所述参考电压电流源；所述参考电压电流源输出两个参考电压信号接到所述模式产生电路的输入端；外部使能信号输入接到所述模式产生电路的输入端，所述模式产生电路输出特定波形信号作为所述参考电压产生电路的输出信号；

其中，所述参考电压电流源用于产生零温度系数的参考电流源，并将所述参考电流源输给所述模式产生电路；所述模式产生电路利用所述参考电流源对所述模式产生电路中的电容进行充电而得到特定的上升时间。

所述参考电压电流源是由带隙源、驱动器和常电流源组成；

所述带隙源输出第一参考电压VB和第二参考电压VBN到驱动器，

所述驱动器输出一个到模式产生电路，且电压值等于第一参考电压VB的参考电压VBG，同时输出一个到常电流源的参考电压V1；

所述常电流源，接收一调整输出电流值的大小的外部输入调节信号，合成得到一个电流值为零温度系数的参考电流源，并将该电流信号转换成参考电压电流源输入信号(VNREF)输出到模式产生电路。

所述常电流源还包括转换调整电路部分，

所述常电流源合成得到一个电流值为零温度系数的参考电流源，一端接电源，另一端接在转换调整电路的第一NMOS管M20的漏极，同时转换调整电路的第一NMOS管M20的漏极与栅极连在一起形成二极管，并连接得到参考电压V2N，转换调整电路的第一NMOS管M20的源极接地；

转换调整电路的第二NMOS管M21的栅极连接到参考电压V2N，源极连接到地，漏极连接到转换调整电路的第一PMOS管M23的漏极，转换调整电路的第一PMOS管M23的漏极与栅极连接在一起得到参考电压V2P，转换调整电路的第一PMOS管M23的源极连接到电源；

栅极均连接到参考电压V2P上的转换调整电路的第二PMOS管M24、第三PMOS管M25、第四PMOS管M26的源极，均连接到电源，漏极分别连接到转换调整电路的第一开关S20、第二开关S21、第三开关S22的一端；

所述转换调整电路的第一开关S20、第二开关S21、第三开关S22的控制端分别连接到外部调节信号ADJ中的一位，另一端同时连接到转换调整电路的第三NMOS管M22漏极；

所述转换调整电路的第三NMOS管M22的漏极和栅极相连。

所述模式产生电路由RS寄存器、电平比较器、模式产生电路的第一PMOS管M11、第二PMOS管M12及第三PMOS管M13、模式产生电路的NMOS管M10、电容及模式产生电路的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3及第四开关S4组成；

参考电压VBG分别连接到模式产生电路的第一PMOS管M11、第二PMOS管M12及第三PMOS管M13的源极作为电源，同时参考电压VBG连接到电平比较器的负输入端，作为参考电平，

模式产生电路的第一PMOS管M11的漏极与模式产生电路的NMOS管M10的漏极连接在一起，模式产生电路的第一PMOS管M11的栅极与漏极连接在一起，形成二极管连接，得到直流偏置电压VP，模式产生电路的NMOS管M10栅极连接到参考电压电流源输入信号VNREF，其源极接地；

模式产生电路的第二PMOS管M12的栅极连接到直流偏置电压VP，其漏极连接到模式产生电路的第二开关S2的一端，其另一端接电压信号VREF连接模式产生电路的第一电容C_O的上极板，其下极板接地，模式产生电路的第二开关S2的控制端连接到RS寄存器的Q端输出SW，所述电压信号VREF用于控制电荷泵的充电过程，连接到模式产生电路的第四开关S4的一端，所述模式产生电路的第四开关S4的另一端接地，其控制端连接到RS寄存器的Q非端输出SWB；

模式产生电路的第三PMOS管M13的栅极连接到直流偏置电压VP，其漏极连接到模式产生电路的第一开关S1的一端，模式产生电路的第一开关S1的另一端连接到模式产生电路的第二电容C_PG的上极板，其下极板接地，模式产生电路的第三开关S3的一端，和电平比较器的正输入端都连接到模式产生电路的第一开关S1的另一端，模式产生电路的第一开关S1的控制端连接到RS寄存器的Q端输出SW，所述模式产生电路的第三开关S3的另一端连接到地，其控制端连接到RS寄存器的Q非端输出SWB；

所述电平比较器的负输入端连接到参考电压VBG，参考电压电流源输入信号VNREF输入到电平比较器作为直流偏置电平，电平比较器的输出端作为复位信号连接到RS寄存器的R端；

所述RS寄存器的S端接收外部输入使能信号，其Q输出端SW连接到模式产生电路的第一开关S1和第二开关S2的控制端，控制模式产生电路的第二PMOS管M12及第三PMOS管M13对电容的充放电过程，其Q非输出端SWB连接模式产生电路的第三开关S3和第四开关S4的控制端，控制开关对电容进行放电。

所述RS寄存器是由两个输入或非门交叉连接组成，其中第一或非门的输出端连接第二或非门的一个输入端，第二或非门的输出端连接第一或非门的一个输入端。

所述电平比较器是由组成电平比较器的第一PMOS管M1及第二PMOS管M2、组成电平比较器的第一NMOS管M3及第二NMOS管M4和MOS管组成，

其中MOS管M0的栅极与另一MOS管M5的栅极相连，其源极接输入VDD，MOS管M0的漏极接组成电平比较器的第一PMOS管M1及第二PMOS管M2的源极；

所述组成电平比较器的第一PMOS管M1及第二PMOS管M2，其中一漏极接CMOS反相器的输入端的组成电平比较器的第一PMOS管M1与组成电平比较器的第二PMOS管M2的栅极分别接负、正输入，漏极分别接组成电平比较器的第一NMOS管及第二NMOS管M4的漏极；

所述两个组成电平比较器的第一NMOS管M3及第二NMOS管M4中，其中一组成电平比较器的第一NMOS管M3与另一栅极和漏极相连的组成电平比较器的第二NMOS管M4的栅极相连，源极分别接地；

一栅极和漏极相连的MOS管M5的漏极，接另一源极接地的MOS管M6的漏极，后一MOS管的源极接地，栅极接参考电压电流源输入信号VNREF。

所述第三开关S3是由多个串联的电容和开关并联组成，其中各个开关控制端连接输入外部调节信号ADJ。

本发明所述装置，主要由参考电压电流电路和模式产生电路组成，除了其实现结构简单外还有如下优点：

1、利用零温度系数的参考电流源对固定电容充放电，能同时实现具有特定上升时间和保持时间的参考电压VREF；

2、通过改变外部调节信号ADJ可以调节对固定电容进行充电的参考电流的大小或者改变电容的值，从而改变VREF的上升时间和保持时间，实现不同的设计指标或者针对集成电路加工工艺的变化进行调节；

3、对电容进行充电的电流温度系数为零，这样在不改变ADJ的设定值时电路在整个工作温度范围内得到的参考电压VREF的上升时间和保持时间变化小，同时参考电压VREF的峰值电压由带隙源产生，具有零温度系数，在工作温度范围内变化很小，这样可以使得电荷泵输出的高压Vpp也具有相同的模式，且峰值电压也非常稳定。

附图说明

图1是一般EEPROM单元进行写入和擦除的高压Vpp波形图；

图2是电荷泵控制系统框图；

图3是本发明的参考电压产生电路I4的结构图；

图4是本发明实施例中参考电压电流源X0的具体实现结构图；

图5是本发明实施例中模式产生电路X1的具体实现结构图；

图6是图5中模式产生电路X1的工作时序图；

图7(a)是图5中RS寄存器X10的一种简化示意图；

图7(b)是图5中电平比较器X11的一种实现方式；

图8是改变充电电流的一种实现方法；

图9是改变电容值的一种实现方法。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述装置的具体实施方式做进一步的详细说明。

本发明所述装置中的参考电压产生电路，主要由参考电压电流源X0和模式产生电路X1组成，具体电路参见图3。

参考电压产生电路的具体连接如下：外部调节信号ADJ输入到参考电压电流源X0中；参考电压电流源X0输出两个参考电压信号VBG和VNREF，两者输出到模式产生电路X1中；外部使能信号EN输入到模式产生电路X1中，模式产生电路X1产生特定波形的VREF输出给电荷泵系统中控制电荷泵产生高压Vpp的过程，从而得到特定模式的Vpp。

参考电压电流源X0电路由传统的带隙电压源组成，首先得到一个零温度系数的参考电压VBG，利用该零温度系数的参考电压VBG和集成电路工艺中提供的两种电阻的相反温度特性，可以分别得到两个温度特性相反的电流源，这两个电流源相加就可以合成得到输出电流为零温度系数的参考电流源，取该参考电流源的输出电压VNREF作为输出信号给模式产生电路X1作为电流源的直流偏置电压。

模式产生电路X1对参考电压电流源X0得到的稳定的参考电压VBG进行整形，得到EEPROM进行写入和擦除需要的波形，如图1所示，其峰值电压等于参考电压VBG。模式产生电路X1利用由VNREF得到的零温度系数的固定参考电流对两个固定的电容进行充电，一个电容上得到特定的上升时间，另一个电容上面得到特定的保持时间，从而得到模式特定的波形，使其上升时间、保持时间和下降时间符合图1要求的指标。

图4是本发明结构图中参考电压电流源X0的具体实施例结构图。在图4中，参考电压电流源X0由带隙源X01、驱动器X02和常电流源X03组成。带隙源输出第一参考电压VB和第二参考电压VBN到驱动器X02中；驱动器X02得到的电压值等于VB的参考电压VBG输出到参考电压电流源X0外，给模式产生电路X1使用，同时输出一个参考电压V1到常电流源X03中；常电流源X03合成得到一个电流值为零温度系数的参考电流源并将该电流信号转换成电压信号VNREF输出给模式产生电路X1使用；外部输入调节信号ADJ输入到常电流源X03中调整输出电流值的大小。

带隙源X01采用传统的带隙参考电压源实现，得到一个零温度系数的稳定的参考电压VB，其电压值约为1.2伏，其实现主要是利用双极性晶体管的Vbe的负温度特性与一个正比于绝对温度(PTAT：Proportional toAbsolute Temperature)电流源的互补特性相加得到的，其具体实现可以参考一般的设计资料。

带隙源X01得到的零温度系数的参考电压VB自身没有驱动能力，因此要输入到驱动器X02，以提高其驱动能力。驱动器的实现可以采用普通的运算放大器，连接成跟随器来实现提供较大驱动能力的要求。可以根据后级负载的需要灵活设计驱动器X02的驱动能力，以节约电路的功耗。驱动器输出两个温度系数与VB一样的参考电压VBG和VREF1，VBG用来给模式产生电路X1作为充电电流源的电源，而VREF1给常电流源X03作为输入信号，两个参考电压的值可以根据具体电路和加工工艺设定。

为了使模式产生电路X1最后输出VREF的波形符合特定模式，且不随工作温度变化，这就需要为模式产生电路X1提供一个与温度无关的电流源，常电流源X03就是实现这个功能。它利用驱动器X02输出参考电压VREF1的稳定性，在一个电阻上产生一个电流，根据欧姆定律有：

因此该电流的温度特性与电阻的温度特性相反。在集成电路加工工艺上，只要采用一个具有正温度系数的电阻就可以得到一个负温度系数的电流源，这样与一个正温度系数电流源相加就可以得到一个零温度系数的电流源。该正温度系数的电流源可以采用电阻的负温度特性实现也可以采用带隙源X01中得到的PTAT电流源来实现。

图5是本发明结构图中模式产生电路X1的具体实施例结构图。在图5中，由参考电压电流源X0产生的零温度系数参考电压VBG连接到PMOS管M11、M12和M13源极作为电源，同时VBG连接到电平比较器(LD)X11的负输入端，作为参考电平。

NMOS管M10的栅极连接到VNREF，这样通过M10的直流电流与常电流源X03产生的零温度系数电流成比例；NMOS管M10的源极连接到地，漏极连接到PMOS管M11的漏极。

PMOS管M11的栅极与漏极连接在一起，形成二极管连接，得到PMOS管的直流偏置电压VP，M11的源极连接到参考电压电流源X0产生的零温度系数参考电压VBG作为M11的电源。PMOS管M12的源极连接到参考电压电流源X0产生的零温度系数参考电压VBG作为M12的电源，M12的栅极连接到直流偏置电压VP，M12漏极连接到开关S2的一端。PMOS管M13的源极连接到参考电压电流源X0产生的零温度系数参考电压VBG作为M13的电源，M13的栅极连接到直流偏置电压VP，M13的漏极连接到第一开关S1的一端。

第一开关S1的另一端PPO连接到电容C_PG的上极板，电容C_PG的下极板接地，第一开关S1的另一端PPO也连接到第三开关S3的一端，同时第一开关S1的PPO端也连接到电平比较器X11的正输入端，第一开关S1的控制端连接到RS寄存器X10的Q端输出SW。第二开关S2的另一端VREF连接电电容C_O的上极板，电容C_O的下极板接地，第二开关S2的另一端VREF也连接到第四开关S4的一端同时VREF输出到本装置外部用于控制电荷泵的充电过程，第二开关S2的控制端连接到RS寄存器X10的Q端输出SW。第三开关S3的另一端连接到地，控制端连接到RS寄存器的Q非端输出SWB；第四开关S4的另一端连接到地，控制端连接到RS寄存器的Q非端输出SWB。

电平比较器X11的正输入端连接到第一开关S1的PPO端，负输入端连接到参考电压VBG，参考电压电流源输入信号VNREF输入到电平比较器X11作为直流偏置电平，电平比较器X11的输出端RE作为复位信号连接到RS锁存器X10的R端，外部输入使能信号EN输入到RS锁存器的S端；RS锁存器的Q输出端SW连接到第一开关S1和第二开关S2的控制端，控制PMOS管M12和M13对电容的充放电过程，Q非输出端SWB连接第三开关S3和第四开关S4的控制端，控制第三开关S3和第四开关S4对电容C_PG和C_O进行放电。

本发明实施例的工作原理是参考电压电流源X0主要为模式产生电路X1提供零温度系数的参考电压和参考电流，VREF波形的产生主要是由模式产生电路X1实现的，其工作时序如图6所示。

当电路输入端EN从外部接收到一个由低电平变成高电平的脉冲使能信号时，RS寄存器的Q端SW从低电平变成高电平，Q非端SWB由高电平变成低电平，第一开关S1和第二开关S2闭合，第三开关S3和第四开关S4断开，PMOS管M13和M12对电容C_PG和C_O进行充电，电容上的电平由初始的0V逐渐上升到V_BG，电容的电压上升时间由充电电流I和电容值C的大小决定，参见(1)式：

$V_{\mathrm{BG}}=\frac{1}{C}{\∫}_0^t\mathrm{Idt}\⇒t=\frac{V_{\mathrm{BG}}\·C}{I}---\left(1\right)$

式中，t_R为电容达到最高电压的充电时间，I为直流偏置电压VP决定的PMOS管M12和M13的直流电流值。输出电容C_O的电容值由图1中波形指标的上升时间tr决定，而电容C_PG的电容值由图1中的上升时间和保持时间(tr+th)决定。

当电容C_PG上的电压PPO达到V_BG时，电平比较器X11的输出信号RE从低电平变成高电平，使RS寄存器X10的输出端SW从高电平变成低电平，SWB端由低电平变成高电平，第一开关S1和第二开关S2断开，第三开关S3和第四开关S4闭合，电容C_PG和电容C_O停止充电并被第三开关S3和第四开关S4放电，迅速变为0伏，因此VREF和PPO从V_BG变成0伏。同时电平比较器X11的输入PPO变得低于VBG，使得电平比较器X11的输出RE也变成低电平，使得RS寄存器的输出保持为SW为低电平，SWB为高电平，即第一开关S1和第二开关S2断开，第三开关S3和第四开关S4闭合，PPO和VREF保持为0伏。这样VREF完成了一个完整的波形产生，直到下一个使能信号EN的脉冲过来再重复这个过程。

在这里，输出信号VREF的上升时间tr由(2)式决定：

$\mathrm{tr}=\frac{V_{\mathrm{BG}}\·C_O}{I_{D,M12}}---\left(2\right)$

而保持时间th由(3)式决定：

$\mathrm{th}=\frac{V_{\mathrm{BG}}\·C_{\mathrm{PG}}}{I_{D,M13}}-\mathrm{tr}---\left(3\right)$

RS寄存器X10可以采用简单的逻辑门连接而成，图7(a)就是其一种简单的实现方式，由两个二输入或非门交叉连接而成，其中第一或非门的输出端连接第二或非门的一个输入端，第二或非门的输出端连接第一或非门的一个输入端。同时也可以采用其他结构的电路实现，比如与非门等。

电平比较器(LD)X11的电路结构如图7(b)所示，由输入PMOS管差分对M1和M2组成，NMOS管M3和M4为该差分对的有源负载，MOS管M0、M5和M6提供差分对的直流偏置电流。当IN+输入的电平高于IN-的电平时，OUT0输出高电平；当IN+输入的电平低于IN-的电平时，OUT0输出低电平。OUT0经过CMOS反相器M7之后就变成了CMOS电平的信号OUT，可以用来驱动RS寄存器。

电平比较器内部的各个组成部分具体是这样连接的，其中MOS管M0的栅极与另一MOS管M5的栅极相连，其源极接输入VDD，MOS管M0的漏极接差分对PMOS管M1、M2的源极；差分对PMOS管，其中一漏极接CMOS反相器的输入端的PMOS管M1与另一PMOS管M2的栅极分别接负、正输入，漏极分别接有源负载NMOS管M3、M4的漏极；其中NMOS管M3与另一栅极和漏极相连的NMOS管M4的栅极相连，源极分别接地；栅极和漏极相连的MOS管M5的漏极，接另一源极接地的MOS管M6的漏极，后一MOS管的源极接地，栅极接参考电压电流源输入信号VNREF。

从(1)式知，对电容进行充电时，其上升时间tr由要升到的最高电压VBG、电容值C和充电电流I决定，可以通过改变三者的值来改变上升时间tr和保持时间th。

通过改变调节信号ADJ的值来改变常电流源X03合成的参考电流大小，从而改变输出参考电压VREF的上升时间tr和保持时间th就是其中的一种方法，这种思路可以在多个地方实现，其实现方式的一种如图8所示。

I1是常电流源X03中首先合成得到的零温度系数参考电流，其一端接电源，另一端接在NMOS管M20的漏极，同时该漏极与栅极连在一起形成二极管连接得到参考电压V2N，M20的源极接地。

NMOS管M21的栅极连接到参考电压V2N，源极连接到地，漏极连接到PMOS管M23的漏极。PMOS管M23的漏极与栅极连接在一起得到参考电压V2P，M23的源极连接到电源。设定M23的宽长比等于M21的宽长比，则能得到I_D，M23＝I_D，M21＝I_D，M20＝I1。PMOS管M24、M25、M26的源极均连接到电源，栅极均连接到参考电压V2P，漏极分别连接到开关S20、S21、S22的一端。合理设计M24、M25、M26与M23的宽长比关系，可以得到与I1比例不同的参考电流。

开关S20、S21、S22的控制端分别连接到总线ADJ中的一位(假设分别为ADJ<0>、ADJ<1>、ADJ<2>)，另一端同时连接到NMOS管M22漏极，并和栅极连在一起，这样能得到参考电压VNREF。如果设计M24、M25、M26与M23的宽长比关系分别为a、b、c，则NMOS管M22的直流电流I_D，M22可以表示为(4)式：

I_D，M22＝(a*ADJ<0>+b*ADJ<1>+c*ADJ<2>)*I1    (4)

通过改变ADJ<2:0>的值就可以改变VNREF控制的直流电流值，这样就可以调节输出参考电压VREF的上升时间和保持时间。通过增加调节信号ADJ的位数可以增大电流调节的范围，从而扩大参考电压VREF的上升时间和保持时间的范围。

这种实现方式只是改变电流值的一种方式，可以通过采用相同的思想，对图5的PMOS管M10、M11、M12、M13进行编程改变，同时或者分别改变其等效宽长比，从而同时或者分别调节对电容C_PG和电容C_O的充电电流，来改变输出参考电压VREF的上升时间和保持时间。

通过改变电容值也可以改变输出参考电压VREF的上升时间和保持时间，主要是电容C_PG和电容C_O的电容值不固定，采用电容阵列实现，通过调节信号ADJ来调整其电容值。其一种实现方式如图9所示，由C1，C1，...，Ci共i个电容和S1，S2，...，Si共i个开关组合得到，通过改变ADJ的值就可以改变节点N90对地的等效电容值。

上述实施例只是说明了整个特定波形产生的系统结构框图，可以通过改变其中模块的具体实现来得到同样的功能，例如采用不同的寄存器，不同结构的电平比较器或者对电容的充电结构采用不同的具体实现结构来得到这些功能。对于实现具有不同的上升时间和保持时间的波形并不仅限于改变对电容进行充电电流的电流值大小和采用电容阵列对电容值大小进行调整，也可以同时变化二者达到改变上升时间和保持时间的作用，或者采用改变VBG的值来实现。

Claims (7)

1、一种电荷泵输出高压的控制装置，由振荡器、二输入与非门、电荷泵、两个分压电阻、比较器和参考电压产生电路组成，其中振荡器的输出端接二输入与非门的一个输入端，二输入与非门的输出端经电荷泵后，串接两个分压电阻，其中一分压电阻一端接电荷泵，一端接比较器的负极输入端，另一分压电阻一端接比较器的负极输入端，一端接地，参考电压产生电路的输出端接比较器的正极输入端，比较器的输出端接二输入与非门的另一输入端，其特征在于，

所述参考电压产生电路由参考电压电流源和模式产生电路组成，

外部调节信号输入到所述参考电压电流源；所述参考电压电流源输出两个参考电压信号接到所述模式产生电路的输入端；外部使能信号输入所述到模式产生电路的输入端，所述模式产生电路输出特定波形信号作为所述参考电压产生电路的输出信号；

其中，所述参考电压电流源用于产生零温度系数的参考电流源，并将所述参考电流源输给所述模式产生电路；所述模式产生电路利用所述参考电流源对所述模式产生电路中的电容进行充电而得到特定的上升时间。

2、根据权利要求1所述的电荷泵输出高压的控制装置，其特征在于，

所述参考电压电流源是由带隙源、驱动器和常电流源组成；

所述带隙源输出第一参考电压(VB)和第二参考电压(VBN)到驱动器，

所述驱动器输出一个到模式产生电路、且电压值等于第一参考电压(VB)的第三参考电压(VBG)，同时输出一个到常电流源的第四参考电压(V1)；

所述常电流源，接收一调整输出电流值的大小的外部输入调节信号，合成得到一个电流值为零温度系数的参考电流源，并将该电流信号转换成参考电压电流源输入信号(VNREF)输出到模式产生电路。

3、根据权利要求2所述的电荷泵输出高压的控制装置，其特征在于，

所述常电流源还包括转换调整电路部分，

所述常电流源合成得到一个电流值为零温度系数的参考电流源，一端接电源，另一端接在转换调整电路的第一NMOS管(M20)的漏极，同时转换调整电路的第一NMOS管(M20)的漏极与栅极连在一起形成二极管，并得到第五参考电压(V2N)，转换调整电路的第一NMOS管(M20)的源极接地；

转换调整电路的第二NMOS管(M21)的栅极连接到第五参考电压(V2N)，源极连接到地，漏极连接到转换调整电路的第一PMOS管(M23)的漏极，转换调整电路的第一PMOS管(M23)的漏极与栅极连接在一起得到第六参考电压(V2P)，转换调整电路的第一PMOS管(M23)的源极连接到电源；

栅极均连接到第六参考电压(V2P)上的转换调整电路的第二PMOS管(M24)、第三PMOS管(M25)、第四PMOS管(M26)的源极，均连接到电源，漏极分别连接到转换调整电路的第一开关(S20)、第二开关(S21)、第三开关(S22)的一端；

所述转换调整电路的第一开关(S20)、第二开关(S21)、第三开关(S22)的控制端分别连接到外部调节信号(ADJ)中的一位，另一端同时连接到转换调整电路的第三NMOS管(M22)漏极；

所述转换调整电路的第三NMOS管(M22)的漏极和栅极相连。

4、根据权利要求1所述的电荷泵输出高压的控制装置，其特征在于，

所述模式产生电路由RS寄存器、电平比较器、模式产生电路的第一PMOS管(M11)、第二PMOS管(M12)及第三PMOS管(M13)、模式产生电路的NMOS管(M10)、电容及模式产生电路的第一开关(S1)、第二开关(S2)、第三开关(S3)及第四开关(S4)组成；

第三参考电压(VBG)分别连接到模式产生电路的第一PMOS管(M11)、第二PMOS管(M12)及第三PMOS管(M13)的源极作为电源，同时所述第三参考电压(VBG)连接到电平比较器的负输入端，作为参考电平，

模式产生电路的第一PMOS管(M11)的漏极与模式产生电路的NMOS管(M10)的漏极连接在一起，模式产生电路的第一PMOS管(M11)的栅极与漏极连接在一起，形成二极管连接，得到直流偏置电压(VP)，模式产生电路的NMOS管(M10)栅极连接到参考电压电流源输入信号(VNREF)，其源极接地；

模式产生电路的第二PMOS管(M12)的栅极连接到直流偏置电压(VP)，其漏极连接到模式产生电路的第二开关(S2)的一端，其另一端接电压信号(VREF)连接模式产生电路的第一电容(C_O)的上极板，其下极板接地，模式产生电路的第二开关(S2)的控制端连接到RS寄存器的Q端输出SW，所述电压信号(VREF)用于控制电荷泵的充电过程，连接到模式产生电路的第四开关(S4)的一端，所述模式产生电路的第四开关(S4)的另一端接地，其控制端连接到RS寄存器的Q非端输出SWB；

模式产生电路的第三PMOS管(M13)的栅极连接到直流偏置电压(VP)，其漏极连接到模式产生电路的第一开关(S 1)的一端，模式产生电路的第一开关(S1)的另一端连接到模式产生电路的第二电容(C_PG)的上极板，其下极板接地，模式产生电路的第三开关(S3)的一端，和电平比较器的正输入端都连接到模式产生电路的第一开关(S1)的另一端，模式产生电路的第一开关(S1)的控制端连接到RS寄存器的Q端输出SW，所述模式产生电路的第三开关(S3)的另一端连接到地，其控制端连接到RS寄存器的Q非端输出SWB；

所述电平比较器的负输入端连接到所述第三参考电压(VBG)，参考电压电流源输入信号(VNREF)输入到电平比较器作为直流偏置电平，电平比较器的输出端作为复位信号连接到RS寄存器的R端；

所述RS寄存器的S端接收外部输入使能信号，其Q输出端SW连接到模式产生电路的第一开关(S1)和第二开关(S2)的控制端，控制模式产生电路的第二PMOS管(M12)及第三PMOS管(M13)对电容的充放电过程，其Q非输出端SWB连接模式产生电路的第三开关(S3)和第四开关(S4)的控制端，控制开关对电容进行放电。

5、根据权利要求4所述的电荷泵输出高压的控制装置，其特征在于，

所述RS寄存器是由两个输入或非门交叉连接组成，其中第一或非门的输出端连接第二或非门的一个输入端，第二或非门的输出端连接第一或非门的一个输入端。

6、根据权利要求4所述的电荷泵输出高压的控制装置，其特征在于，

所述电平比较器是由组成电平比较器的第一PMOS管(M1)及第二PMOS管(M2)、组成电平比较器的第一NMOS管(M3)及第二NMOS管(M4)和MOS管组成，所述MOS管包括第一MOS管(M0)、第二MOS管(M5)及第三MOS管(M6)，所述第一MOS管(M0)、所述第二MOS管(M5)及所述第三MOS管(M6)用于提供差分对的直流偏置电流；

其中所述第一MOS管(M0)的栅极与所述第二MOS管(M5)的栅极相连，其源极接输入(VDD)，所述第一MOS管(M0)的漏极接组成电平比较器的第一PMOS管(M1)及第二PMOS管(M2)的源极；

所述组成电平比较器的第一PMOS管(M1)及第二PMOS管(M2)，其中一漏极接CMOS反相器的输入端的组成电平比较器的第一PMOS管(M1)与组成电平比较器的第二PMOS管(M2)的栅极分别接负、正输入，漏极分别接组成电平比较器的第一NMOS管(M3)及第二NMOS管(M4)的漏极；

所述两个组成电平比较器的第一NMOS管(M3)及第二NMOS管(M4)中，其中一组成电平比较器的第一NMOS管(M3)与另一栅极和漏极相连的组成电平比较器的第二NMOS管(M4)的栅极相连，源极分别接地；

一栅极和漏极相连的所述第二MOS管(M5)的漏极，接另一源极接地的所述第三MOS管(M6)的漏极，所述第三MOS管(M6)的源极接地，栅极接参考电压电流源输入信号(VNREF)。

7、根据权利要求4所述的电荷泵输出高压的控制装置，其特征在于，

所述第三开关(S3)是由多个串联的电容和开关并联组成，其中各个开关控制端连接输入外部调节信号(ADJ)。

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