CN101888180B - 电荷泵输出电压调节电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进的电荷泵输出电压调节电路，所述调节电路包括负载、电流源、晶体管，其中所述负载的第一端连接在电荷泵的输出端口，负载的第二端连接至电流源的第一端，电流源的第二端接地；晶体管的栅极连接至负载的第二端，晶体管的源极与漏极中的一个连接至电荷泵的输出端口、另一个作为调节电路的输出端口，该调节电路还包括连接在负载的第二端与地之间的滤波电容。上述方式设置的滤波电容能够消除调节电路输出端口的“纹波”，而且具有体积小、占用集成电路布图面积小的优点。

Description

电荷泵输出电压调节电路
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种用于电荷泵的输出电压调节电路。
背景技术
电荷泵是一种电容式电压变换器，主要应用于提升电路电压，由于其电路简单且效率较高，可广泛应用于单电源供电的集成电路中，例如可以为电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或者闪存(FlashMemory)提供高于供电电压的电压信号，用于数据的写操作。
通常来说，电荷泵所输出的电压会高于所需要的电压值，因此往往设置输出电压调节电路来将电荷泵的输出电压钳位在所需要的值，同时该输出电压调节电路也可提高电荷泵输出电压的稳定性。
现有技术中，主要有两种结构的输出电压调节电路，一种是电流反馈的方式，另一种是电流泻放的方式。一种常见的电流泻放式输出电压调节电路可参考图1，电荷泵1的输出端口连接至负载3的第一端，负载3的第二端连接至电流源4的第一端，电流源4的第二端接地；晶体管2的栅极连接至负载3的第二端，晶体管2的源极与漏极中的一个连接至电荷泵1的输出端口、另一个作为调节电路的输出端口。
上述输出电压调节电路的输出端口电压VEP受到电荷泵输出电压VH的影响，众所周知，因为电荷泵作为电容式器件，它不是连续工作的，而是反复的充放电工作方式，因此不可避免的会产生“纹波”现象，该“纹波”现象通常是比较严重的。VH上产生的纹波会引起VEP上继而产生的电压振荡、影响电路的稳定性。为了减小VEP上的“纹波”，现有技术中，通常在电荷泵1的输出端口与地之间连接滤波电容5，以消除VH上的“纹波”，进而可以保证VEP的输出稳定性。然而该滤波电容的设置会占用大范围的面积，对于日益缩小的集成电路布局设计来说，非常不利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是对电荷泵输出电压调节电路进行改进，减小调节电路输出端口的电压纹波，且占用集成电路布局面积较小。
为实现上述目的，本发明提出一种改进的电荷泵输出电压调节电路，所述调节电路包括负载、电流源、晶体管，其中所述负载的第一端连接在电荷泵的输出端口，负载的第二端连接至电流源的第一端，电流源的第二端接地；晶体管的栅极连接至负载的第二端，晶体管的源极与漏极中的一个连接至电荷泵的输出端口、另一个作为调节电路的输出端口，区别于现有技术的是：该调节电路还包括连接在负载的第二端与地之间的滤波电容。
优选的，所述负载为阻值负载，可以为电阻、晶体管、二极管、三极管中的任何一种所形成的阻性负载。
优选的，所述负载为电容负载，所述电容负载可以为厚栅氧晶体管形成的电容、金属电容、多晶电容中的任何一种。
通过特殊的滤波电容的结构设置，本发明具有以下优点：其一，该滤波电容能够消除调节电路输出端口的“纹波”；其二，该滤波电容相比现有技术具有体积小、占用集成电路布图面积小的优点，能够适应日益缩小的继承电路布图设计。
附图说明
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为现有技术的调节电路原理图；
图2为本发明的调节电路原理图。
具体实施方式
参见图2所示的调节电路，其具有与现有技术大致相同的结构电流泻放原理：电荷泵1的输出端口连接至负载3的第一端，负载3的第二端连接至电流源4的第一端，电流源4的第二端接地；晶体管2的栅极连接至负载3的第二端，晶体管2的源极与漏极中的一个连接至电荷泵1的输出端口、另一个作为调节电路的输出端口。本实施方式以负载3为阻值器件进行说明。
本实施例的创新之处在于：发明人将现有技术中连接在电荷泵1的输出端口与地之间的滤波电容5改至连接在负载3的第二端与地之间，由此保证调节电路的输出端口的电压VEP稳定、避免“纹波”现象。原因分析如下，令：负载3的第二端的电压VC；晶体管2的栅极与调节电路的输出端口(即晶体管2的源极或者漏极)之间的压降为Vth；则有VEP＝VC-Vth。因为Vth是恒定的，如果采用滤波电容5消除VC上的电压纹波，则可保证VEP上无电压纹波。
对于图2所示的电路，在器件参数的选择上可以根据以下公式：令滤波电容5的容抗为Xc、电容值为C；令纹波频率为f，根据物理学原理可知Xc＝1/(2πfC)；根据图2所示电路可得
VH＝VC×(Xc+R)/Xc＝VC×(1+R/Xc)＝VC×(1+2πfCR)。
通过设置合理的R、C值，可以适应不同的纹波频率f。
在一个具体的实施例中，当电荷泵1输出电压VH为9V，R为60KΩ，Ic为2uA时(以上各参数均由工程师根据系统工作需求而设定)，可以选取2pf的滤波电容；如果采用传统的滤波模式，通常需要30pf的滤波电容。原因是在本实施例中，VC的纹波是通过RC滤波来消除，由于Ic可以设计得很小，那么R就可以取得很大，相应的C就可以设计得很小。而传统的方法由于滤波电容直接接在电荷泵的输出端口，电荷泵输出端口对应于大电流，C必然取得很大。
通过上面的描述，可知采用本实施例的电荷泵输出电压调节电路，不仅能够很好的消除调节电路输出端口的“纹波”，而且具有电容体积小、占用集成电路布图面积小的优点。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种电荷泵输出电压调节电路，所述调节电路包括负载、电流源、晶体管，其中所述负载的第一端连接在电荷泵的输出端口，负载的第二端连接至电流源的第一端，电流源的第二端接地；晶体管的栅极连接至负载的第二端，晶体管的源极与漏极中的一个连接至电荷泵的输出端口、另一个作为调节电路的输出端口，其特征在于：该调节电路还包括连接在负载的第二端与地之间的滤波电容。
2.如权利要求1所述的电荷泵输出电压调节电路，其特征在于：所述负载为阻值负载。
3.如权利要求2所述的电荷泵输出电压调节电路，其特征在于：所述阻值负载为电阻、晶体管、二极管、三极管中的任何一种所形成的阻性负载。
4.如权利要求1所述的电荷泵输出电压调节电路，其特征在于：所述负载为电容负载。
5.如权利要求4所述的电荷泵输出电压调节电路，其特征在于：所述电容负载为金属电容、多晶电容中的任何一种。
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