CN102694529A - 双倍幅时钟脉冲产生器及电荷泵 - Google Patents
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Abstract
双倍幅时钟脉冲产生器及电荷泵包含一第一双倍幅时钟脉冲产生电路和一第二双倍幅时钟脉冲产生电路。该第一双倍幅时钟脉冲产生电路用以接收一第一电压、一第二电压、一第一时钟脉冲、一反相的第一时钟脉冲和一第三电压，及用以输出一第一双倍幅时钟脉冲；该第二双倍幅时钟脉冲产生电路用以接收一第四电压、该第二电压、接收该反相的第一时钟脉冲、该第一时钟脉冲和该第三电压，及用以输出一第二双倍幅时钟脉冲。
Description
技术领域
本发明有关于一种双倍幅时钟脉冲产生器及电荷泵，尤指一种利用第一时钟脉冲与反相的第一时钟脉冲，产生第一双倍幅时钟脉冲与第二双倍幅时钟脉冲的双倍幅时钟脉冲产生器及电荷泵。
背景技术
在先前技术中，单倍幅时钟脉冲产生器所产生的单倍幅时钟脉冲的振幅介于一高电压(VCC)与一低电压(ground)之间，其中单倍幅时钟脉冲的高电压随着金属氧化物半导体晶体管的制作过程进步而逐渐降低。因此，当单倍幅时钟脉冲产生器应用于电荷泵时，电荷泵将会遭逢下列缺点：第一、随着单倍幅时钟脉冲的高电压逐渐降低，电荷泵将无法保持良好的电荷传递特性；第二、在起电过程中，电荷泵输出电荷的能力不好；第三、电荷泵的第一次升压循环的效率较差；第四、电荷泵可能需要低阀值的元件；第五、电荷泵可能需要宽度大的元件；第六、电荷泵可能需要电位调整器(level shifter)；第七、电荷泵可能需要特殊制作过程的元件。
综上所述，对于电荷泵的设计者而言，将单倍幅时钟脉冲产生器应用于电荷泵并非是一个好的选择。
发明内容
本发明的一实施例提供一种双倍幅时钟脉冲产生器。该双倍幅时钟脉冲产生器包含一第一双倍幅时钟脉冲产生电路和一第二双倍幅时钟脉冲产生电路。该第一双倍幅时钟脉冲产生电路用以接收一第一电压、一第二电压、一第一时钟脉冲、一反相的第一时钟脉冲和一第三电压，及用以输出一第一双倍幅时钟脉冲；该第二双倍幅时钟脉冲产生电路用以接收一第四电压、该第二电压、接收该反相的第一时钟脉冲、该第一时钟脉冲和该第三电压，及用以输出一第二双倍幅时钟脉冲。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第一双倍幅时钟脉冲产生电路包含：一第一预充电单元，具有一第一端，用以接收该第一电压，一第二端，用以接收该第二电压，一第三端，及一第四端；一第一电容，具有一第一端，耦接于该第一预充电单元的第四端，及一第二端，用以接收该第一时钟脉冲；一第一电荷传递单元，具有一第一端，耦接于该第一预充电单元的第四端，一第二端，用以接收该反相的第一时钟脉冲，及一第三端，用以输出该第一双倍幅时钟脉冲；及一第二预充电单元，具有一第一端，耦接于该第一电荷传递单元的第三端，一第二端，耦接于该第一电荷传递单元的第二端，及一第三端，用以接收该第三电压；及该第二双倍幅时钟脉冲产生电路包含：一第三预充电单元，具有一第一端，用以接收该第四电压，一第二端，用以接收该第二电压，一第三端，及一第四端；一第二电容，具有一第一端，耦接于该第三预充电单元的第四端，及一第二端，用以接收该反相的第一时钟脉冲；一第二电荷传递单元，具有一第一端，耦接于该第三预充电单元的第四端，一第二端，用以接收该第一时钟脉冲，及一第三端，用以输出该第二双倍幅时钟脉冲；及一第四预充电单元，具有一第一端，用以接收该第三电压，一第二端，耦接于该第二电荷传递单元的第二端，及一第三端，耦接于该第二电荷传递单元的第三端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第一预充电单元包含：一第一P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，耦接于该第一P型金属氧化物半导体晶体管的第一端，一第三端，耦接于该第一电容的第一端，及一第四端，用以接收该第一电压；及一第二P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，一第三端，耦接于该第一电容的第一端，及一第四端，用以接收该第一电压；该第一电荷传递单元包含：一第一N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第一电容的第一端，一第二端，用以接收该反相的第一时钟脉冲，一第三端，用以输出该第一双倍幅时钟脉冲，及一第四端，耦接于该第一N型金属氧化物半导体晶体管的第一端；及该第二预充电单元包含：一第三P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第一N型金属氧化物半导体晶体管的第三端，一第二端，耦接于该第一N型金属氧化物半导体晶体管的第二端，一第三端，用以接收该第三电压，及一第四端，耦接于该第三P型金属氧化物半导体晶体管的第三端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第三预充电单元包含：一第四P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，一第三端，耦接于该第二电容的第一端，及一第四端，用以接收该第四电压；及一第五P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，耦接于该第五P型金属氧化物半导体晶体管的第一端，一第三端，耦接于该第二电容的第一端，及一第四端，用以接收该第四电压；该第二电荷传递单元包含：一第二N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第二电容的第一端，一第二端，用以接收该第一时钟脉冲，一第三端，用以输出该第二双倍幅时钟脉冲，及一第四端，耦接于该第二N型金属氧化物半导体晶体管的第一端；及该第四预充电单元包含：一第六P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第三电压，一第二端，耦接于该第二N型金属氧化物半导体晶体管的第二端，一第三端，耦接于该第二N型金属氧化物半导体晶体管的第三端，及一第四端，耦接于该第六P型金属氧化物半导体晶体管的第一端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第二P型金属氧化物半导体晶体管的第二端用以耦接于一电荷泵单元的第二输出端，以及该第四P型金属氧化物半导体晶体管的第二端用以耦接于该电荷泵单元的第一输出端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第二P型金属氧化物半导体晶体管的第二端耦接于该第四P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，以及该第四P型金属氧化物半导体晶体管的第二端耦接于该第一P型金属氧化物半导体晶体管的第三端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第二电压为一低电压以及该第三电压为一高电压。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第一电压为一高电压或该第一时钟脉冲以及该第四电压为该高电压或该反相的第一时钟脉冲。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第一预充电单元包含：一第三N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，耦接于该第三N型金属氧化物半导体晶体管的第一端，一第三端，耦接于该第一电容的第一端，及一第四端，用以接收该第一电压；及一第四N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，一第三端，耦接于该第一电容的第一端，及一第四端，用以接收该第一电压；该第一电荷传递单元包含：一第七P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第一电容的第一端，一第二端，用以接收该反相的第一时钟脉冲，一第三端，用以输出该第一双倍幅时钟脉冲，及一第四端，耦接于该第七P型金属氧化物半导体晶体管的第一端；及该第二预充电单元包含：一第五N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第七P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，一第二端，耦接于该第七P型金属氧化物半导体晶体管的第二端，一第三端，用以接收该第三电压，及一第四端，耦接于该第五N型金属氧化物半导体晶体管的第三端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第三预充电单元包含：一第六N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，一第三端，耦接于该第二电容的第一端，及一第四端，用以接收该第四电压；及一第七N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，耦接于该第七N型金属氧化物半导体晶体管的第一端，一第三端，耦接于该第二电容的第一端，及一第四端，用以接收该第四电压；该第二电荷传递单元包含：一第八P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第二电容的第一端，一第二端，用以接收该第一时钟脉冲，一第三端，用以输出该第二双倍幅时钟脉冲，及一第四端，耦接于该第八P型金属氧化物半导体晶体管的第一端；及该第四预充电单元包含：一第八N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第三电压，一第二端，耦接于该第八P型金属氧化物半导体晶体管的第二端，一第三端，耦接于该第八P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，及一第四端，耦接于该第八N型金属氧化物半导体晶体管的第一端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第四N型金属氧化物半导体晶体管的第二端用以耦接于一电荷泵单元的第二输出端，以及该第六N型金属氧化物半导体晶体管的第二端用以耦接于该电荷泵单元的第一输出端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第四N型金属氧化物半导体晶体管的第二端耦接于该第六N型金属氧化物半导体晶体管的第三端，以及该第六N型金属氧化物半导体晶体管的第二端耦接于该第三N型金属氧化物半导体晶体管的第三端。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第二电压为一高电压以及该第三电压为一低电压。
上述的双倍幅时钟脉冲产生器，其中该第一电压为一低电压或该第一时钟脉冲以及该第四电压为该低电压或该反相的第一时钟脉冲。
本发明的另一实施例提供一种电荷泵。该电荷泵包含一双倍幅时钟脉冲产生器、一预充级泵单元和一电荷泵单元链。该双倍幅时钟脉冲产生器包含一第一双倍幅时钟脉冲产生电路和一第二双倍幅时钟脉冲产生电路。该第一双倍幅时钟脉冲产生电路用以接收一第一电压、一第二电压、一第一时钟脉冲、一反相的第一时钟脉冲和一第三电压，及用以输出一第一双倍幅时钟脉冲；该第二双倍幅时钟脉冲产生电路用以接收一第四电压、该第二电压、接收该反相的第一时钟脉冲、该第一时钟脉冲和该第三电压，及用以输出一第二双倍幅时钟脉冲。该预充级泵单元用以提供一泵预充电压对。该电荷泵单元链包含至少一电荷泵单元，该电荷泵单元链用以接收该第一双倍幅时钟脉冲、该第二双倍幅时钟脉冲、该泵预充电压对，且用以输出一电荷泵输出电压。
上述的电荷泵，其中该至少一电荷泵单元包含：一第一级电荷泵单元，用以接收该第一双倍幅时钟脉冲、该第二双倍幅时钟脉冲、该泵预充电压对，且用以输出一第一泵电压对；及一第N级电荷泵单元，用以接收该第一双倍幅时钟脉冲、该第二双倍幅时钟脉冲、一第(N-1)泵电压对，且用以输出一第N泵电压对；其中N≥2，且N为一整数。
上述的电荷泵，其中该电荷泵输出电压为该第N泵电压对。
本发明提供一种双倍幅时钟脉冲产生器及电荷泵。该双倍幅时钟脉冲产生器及该电荷泵利用一第一时钟脉冲与一反相的第一时钟脉冲，产生一第一双倍幅时钟脉冲与一第二双倍幅时钟脉冲。然后，该电荷泵即可利用该第一双倍幅时钟脉冲与该第二双倍幅时钟脉冲，控制1电荷泵单元链的电荷传递。因此，本发明具有下列优点：第一、当一高电压逐渐降低时，该电荷泵仍保持良好的一电荷传递特性；第二、在起电过程中，该电荷泵输出电荷的能力较好；第三、该电荷泵的一第一次升压循环的效率和该电荷泵的其他次升压循环的效率一样；第四、该电荷泵不需要低阀值的元件，即可克服一半导体制作过程的一些制作过程变异(comer cases)；第五、该电荷泵不需要宽度大的元件，亦即该电荷泵的元件具有小面积和小寄生电容，所以可增加该电荷泵的泵效率(pumpefficiency)；第六、该电荷泵不需要一电位调整器；第七、该电荷泵不需要一些特殊半导体制作过程的元件。
附图说明
图1为本发明的一实施例说明一种双倍幅时钟脉冲产生器的示意图；
图2为说明图1的第一时钟脉冲、反相的第一时钟脉冲、节点A的电压、节点B的电压和第一双倍幅时钟脉冲的时序示意图；
图3为本发明的另一实施例说明一种双倍幅时钟脉冲产生器的示意图；
图4为说明图3的第一时钟脉冲、反相的第一时钟脉冲、节点A的电压、节点B的电压和第一双倍幅时钟脉冲的时序示意图；
图5为本发明的另一实施例说明一种电荷泵的示意图。
其中附图标记
100、300、502 双倍幅时钟脉冲产生器
102、302、5022 第一双倍幅时钟脉冲产生电路
104、304、5024 第二双倍幅时钟脉冲产生电路
500 电荷泵 504 预充级泵单元
506 电荷泵单元链 102 2、3022 第一预充电单元
1024 第一电容 102 6、3026 第一电荷传递单元
1028、3028 第二预充电单元 104 2、3042 第三预充电单元
1044 第二电容 104 6、3046 第二电荷传递单元
1048、3048 第四预充电单元
10222 第一P型金属氧化物半导体晶体管
10224 第二P型金属氧化物半导体晶体管
10262 第一N型金属氧化物半导体晶体管
10282 第三P型金属氧化物半导体晶体管
10422 第四P型金属氧化物半导体晶体管
10424 第五P型金属氧化物半导体晶体管
10462 第二N型金属氧化物半导体晶体管
10482 第六P型金属氧化物半导体晶体管
30222 第三N型金属氧化物半导体晶体管
30224 第四N型金属氧化物半导体晶体管
30262 第七P型金属氧化物半导体晶体管
30282 第五N型金属氧化物半导体晶体管
30422 第六N型金属氧化物半导体晶体管
30424 第七N型金属氧化物半导体晶体管
30462 第八P型金属氧化物半导体晶体管
30482 第八N型金属氧化物半导体晶体管
5061-506N 电荷泵单元
A、B 节点 CLK1 第一时钟脉冲
PFV1、PSV1 第一泵电压对 PFV2、PSV2 第二泵电压对
PFVN、PSVN 第N泵电压对 PPFV、PPSV 泵预充电压对
POV 电荷泵输出电压 SDSCLK 第二双倍幅时钟脉冲
V1 第一电压 V2 第二电压
V3 第三电压 V4 第四电压
VCC 高电压 -VCC 第一低电压
具体实施方式
请参照图1，图1为本发明的一实施例说明一种双倍幅时钟脉冲产生器100的示意图。双倍幅时钟脉冲产生器100包含一第一双倍幅时钟脉冲产生电路102和一第二双倍幅时钟脉冲产生电路104。第一双倍幅时钟脉冲产生电路102用以接收一第一电压V1、一第二电压V2、一第一时钟脉冲CLK1、一反相的第一时钟脉冲
和一第三电压V3，以及用以输出一第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK，其中第二电压V2可为一低电压(例如一地电压(0V))、第三电压V3可为一高电压(例如VCC)以及第一电压V1可为高电压(例如VCC)或为第一时钟脉冲CLK1。第二双倍幅时钟脉冲产生电路104用以接收一第四电压V4、第二电压V2、反相的第一时钟脉冲
接收第一时钟脉冲CLK1和第三电压V3，以及用以输出一第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK，其中第四电压V4可为高电压(例如VCC)或为反相的第一时钟脉冲
如图1所示，第一双倍幅时钟脉冲产生电路102包含一第一预充电单元1022、一第一电容1024、一第一电荷传递单元1026及一第二预充电单元1028，其中第一预充电单元1022包含一第一P型金属氧化物半导体晶体管10222和一第二P型金属氧化物半导体晶体管10224；第一电荷传递单元1026包含一第一N型金属氧化物半导体晶体管10262；第二预充电单元1028包含一第三P型金属氧化物半导体晶体管10282。第一P型金属氧化物半导体晶体管10222具有一第一端，用以接收第二电压V2，一第二端，耦接于第一P型金属氧化物半导体晶体管10222的第一端，一第三端，耦接于第一电容1024的第一端，及一第四端，用以接收第一电压V1；第二P型金属氧化物半导体晶体管10224具有一第一端，用以接收第二电压V2，一第二端，一第三端，耦接于第一电容1024的第一端，及一第四端，用以接收第一电压V1；第一电容1024具有一第一端，耦接于第一P型金属氧化物半导体晶体管10222的第三端，及一第二端，用以接收第一时钟脉冲CLK1；第一N型金属氧化物半导体晶体管10262具有一第一端，耦接于第一电容1024的第一端，一第二端，用以接收反相的第一时钟脉冲
一第三端，用以输出第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK，及一第四端，耦接于第一N型金属氧化物半导体晶体管10262的第一端；第三P型金属氧化物半导体晶体管10282具有一第一端，耦接于第一N型金属氧化物半导体晶体管10262的第三端，一第二端，耦接于第一N型金属氧化物半导体晶体管10262的第二端，一第三端，用以接收第三电压V3，及一第四端，耦接于第三P型金属氧化物半导体晶体管10282的第三端。
如图1所示，第二双倍幅时钟脉冲产生电路104包含一第三预充电单元1042、一第二电容1044、一第二电荷传递单元1046及一第四预充电单元1048，其中第三预充电单元1042包含一第四P型金属氧化物半导体晶体管10422和一第五P型金属氧化物半导体晶体管10424；第二电荷传递单元1046包含一第二N型金属氧化物半导体晶体管10462；第四预充电单元1048包含一第六P型金属氧化物半导体晶体管10482。第四P型金属氧化物半导体晶体管10422具有一第一端，用以接收第二电压V2，一第二端，一第三端，耦接于第二电容1044的第一端，及一第四端，用以接收第四电压V4；第五P型金属氧化物半导体晶体管10424具有一第一端，用以接收第二电压V2，一第二端，耦接于第五P型金属氧化物半导体晶体管10424的第一端，一第三端，耦接于第二电容1044的第一端，及一第四端，用以接收第四电压V4；第二电容1044具有一第一端，耦接于第四P型金属氧化物半导体晶体管10422的第三端，及一第二端，用以接收反相的第一时钟脉冲
第二N型金属氧化物半导体晶体管10462具有一第一端，耦接于第二电容1044的第一端，一第二端，用以接收第一时钟脉冲CLK1，一第三端，用以输出第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK，及一第四端，耦接于第二N型金属氧化物半导体晶体管10462的第一端；第六P型金属氧化物半导体晶体管10482具有一第一端，用以接收第三电压V3，一第二端，耦接于第二N型金属氧化物半导体晶体管10462的第二端，一第三端，耦接于第二N型金属氧化物半导体晶体管10462的第三端，及一第四端，耦接于第六P型金属氧化物半导体晶体管10482的第一端。
另外，如图1所示，第二P型金属氧化物半导体晶体管10224的第二端耦接于第四P型金属氧化物半导体晶体管10422的第三端，以及第四P型金属氧化物半导体晶体管10422的第二端耦接于第一P型金属氧化物半导体晶体管10222的第三端。
请参照图2，图2为说明图1的第一时钟脉冲CLK1、反相的第一时钟脉冲
一节点A(第一电容1024的第一端)的电压、一节点B(第二电容1044的第一端)的电压和第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK的时序示意图。如图1和图2所示，在时段T1(双倍幅时钟脉冲产生器100的预充电期)，第一时钟脉冲CLK1为高电压VCC和反相的第一时钟脉冲
为低电压0V。此时，因为节点B的电压为一第一低电压-VCC，所以第二P型金属氧化物半导体晶体管10224开启，导致第二电压V2传送至节点A，亦即节点A的电压为0V。此时，第一电容1024储存电压差(VCC)。另外，如图1和图2所示，因为反相的第一时钟脉冲为低电压0V，所以第一N型金属氧化物半导体晶体管10262关闭以及第三P型金属氧化物半导体晶体管10282开启，导致第三电压V3传送至第一N型金属氧化物半导体晶体管10262的第三端，亦即第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK为高电压VCC。如图1和图2所示，在时段T2(双倍幅时钟脉冲产生器100的升压期)，第一时钟脉冲CLK1为低电压0V和反相的第一时钟脉冲
为高电压VCC。因为第一电容1024储存电压差(VCC)，所以当第一时钟脉冲CLK1由高电压VCC转变为低电压0V时，节点A的电压会降压成为第一低电压-VCC，以维持第一电容1024所储存的电压差(VCC)。另外，因为节点B的电压为低电压0V且节点A的电压为第一低电压-VCC，所以第一P型金属氧化物半导体晶体管10222和第二P型金属氧化物半导体晶体管10224关闭。另外，如图1和图2所示，因为反相的第一时钟脉冲为高电压VCC，所以第一N型金属氧化物半导体晶体管10262开启以及第三P型金属氧化物半导体晶体管10282关闭，导致节点A的电压(-VCC)传送至第一N型金属氧化物半导体晶体管10262的第三端，亦即第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK为第一低电压-VCC。如此，第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK的振幅为2VCC，亦即第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK的低电压电位为第一低电压-VCC，以及第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK的高电压电位为高电压VCC。另外，第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK的操作原理皆和第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK相同，在此不再赘述。
另外，在本发明的另1实施例中，第二P型金属氧化物半导体晶体管10224的第二端用以耦接于一电荷泵单元链中的一电荷泵单元的第二输出端，以及第四P型金属氧化物半导体晶体管10422的第二端用以耦接于电荷泵单元的第一输出端。
请参照图3，图3为本发明的另一实施例说明一种双倍幅时钟脉冲产生器300的示意图。双倍幅时钟脉冲产生器300包含一第一双倍幅时钟脉冲产生电路302和一第二双倍幅时钟脉冲产生电路304。第一双倍幅时钟脉冲产生电路302用以接收一第一电压V1、一第二电压V2、一第一时钟脉冲CLK1、一反相的第一时钟脉冲
和一第三电压V3，以及用以输出一第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK，其中第二电压V2可为一高电压(例如VCC)、第三电压V3可为一低电压(例如一地电压(0V))以及第一电压V1可为低电压(例如0V)或为第一时钟脉冲CLK1。第二双倍幅时钟脉冲产生电路104用以接收一第四电压V4、第二电压V2、反相的第一时钟脉冲
接收第一时钟脉冲CLK1和第三电压V3，以及用以输出一第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK，其中第四电压V4可为低电压(例如0V)或为反相的第一时钟脉冲
如图3所示，第一双倍幅时钟脉冲产生电路302包含一第一预充电单元3022、一第一电容1024、一第一电荷传递单元3026及一第二预充电单元3028，其中第一预充电单元3022包含一第三N型金属氧化物半导体晶体管30222和一第四N型金属氧化物半导体晶体管30224；第一电荷传递单元3026包含一第七P型金属氧化物半导体晶体管30262；第二预充电单元3028包含一第五N型金属氧化物半导体晶体管30282。第三N型金属氧化物半导体晶体管30222具有一第一端，用以接收第二电压V2，一第二端，耦接于第三N型金属氧化物半导体晶体管30222的第一端，一第三端，耦接于第一电容1024的第一端，及一第四端，用以接收第一电压V1；第四N型金属氧化物半导体晶体管30224具有一第一端，用以接收第二电压V2，一第二端，一第三端，耦接于第一电容1024的第一端，及一第四端，用以接收第一电压V1；第一电容1024具有一第一端，耦接于第三N型金属氧化物半导体晶体管30222的第三端，及一第二端，用以接收第一时钟脉冲CLK1；第七P型金属氧化物半导体晶体管30262具有一第一端，耦接于第一电容1024的第一端，一第二端，用以接收反相的第一时钟脉冲
一第三端，用以输出第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK，及一第四端，耦接于第七P型金属氧化物半导体晶体管30262的第一端；第五N型金属氧化物半导体晶体管30282具有一第一端，耦接于第七P型金属氧化物半导体晶体管30262的第三端，一第二端，耦接于第七P型金属氧化物半导体晶体管30262的第二端，一第三端，用以接收第三电压V3，及一第四端，耦接于第五N型金属氧化物半导体晶体管30282的第三端。
如图3所示，第二双倍幅时钟脉冲产生电路304包含一第三预充电单元3042、一第二电容1044、一第二电荷传递单元3046及一第四预充电单元3048，其中第三预充电单元3042包含一第六N型金属氧化物半导体晶体管30422和一第七N型金属氧化物半导体晶体管30424；第二电荷传递单元3046包含一第八P型金属氧化物半导体晶体管30462；第四预充电单元3048包含一第八N型金属氧化物半导体晶体管30482。第六N型金属氧化物半导体晶体管30422具有一第一端，用以接收第二电压V2，一第二端，一第三端，耦接于第二电容1044的第一端，及一第四端，用以接收第四电压V4；第七N型金属氧化物半导体晶体管30424具有一第一端，用以接收第二电压V2，一第二端，耦接于第七N型金属氧化物半导体晶体管30424的第一端，一第三端，耦接于第二电容1044的第一端，及一第四端，用以接收第四电压V4；第二电容1044具有一第一端，耦接于第六N型金属氧化物半导体晶体管30422的第三端，及一第二端，用以接收反相的第一时钟脉冲
第八P型金属氧化物半导体晶体管30462具有一第一端，耦接于第二电容1044的第一端，一第二端，用以接收第一时钟脉冲CLK1，一第三端，用以输出第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK，及一第四端，耦接于第八P型金属氧化物半导体晶体管30462的第一端；第八N型金属氧化物半导体晶体管30482具有一第一端，用以接收第三电压V3，一第二端，耦接于第八P型金属氧化物半导体晶体管30462的第二端，一第三端，耦接于第八P型金属氧化物半导体晶体管30462的第三端，及一第四端，耦接于第八N型金属氧化物半导体晶体管30482的第一端。
另外，如图3所示，第四N型金属氧化物半导体晶体管30224的第二端耦接于第六N型金属氧化物半导体晶体管30422的第三端，以及第六N型金属氧化物半导体晶体管30422的第二端耦接于第三N型金属氧化物半导体晶体管30222的第三端。
请参照图4，图4为说明图3的第一时钟脉冲CLK1、反相的第一时钟脉冲
节点A的电压、节点B的电压、第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK的时序示意图。如图3和图4所示，在时段T1(双倍幅时钟脉冲产生器300的预充电期)，第一时钟脉冲CLK1为低电压0V和反相的第一时钟脉冲
为高电压VCC。此时，因为节点B(第二电容1044的第一端)的电压为一第一高电压2VCC，所以第四N型金属氧化物半导体晶体管30224开启，导致第二电压V2传送至节点A，亦即节点A的电压为高电压VCC。此时，第一电容1024储存电压VCC。另外，如图3和图4所示，因为反相的第一时钟脉冲
为高电压VCC，所以第七P型金属氧化物半导体晶体管30262关闭以及第五N型金属氧化物半导体晶体管30282开启，导致第三电压V3传送至第七P型金属氧化物半导体晶体管30262的第三端，亦即第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK为低电压0V。如图3和图4所示，在时段T2(双倍幅时钟脉冲产生器300的升压期)，第一时钟脉冲CLK1为高电压VCC且反相的第一时钟脉冲
为低电压0V。因为第一电容1024储存电压VCC，所以当第一时钟脉冲CLK1由低电压0V转变为高电压VCC时，节点A的电压会升压成为第一高电压2VCC，以维持第一电容1024所储存的电压VCC。另外，因为节点B的电压为高电压VCC且节点A的电压为第一高电压2VCC，所以第三N型金属氧化物半导体晶体管30222和第四N型金属氧化物半导体晶体管30224关闭。另外，如图3和图4所示，因为反相的第一时钟脉冲
为低电压0V，所以第七P型金属氧化物半导体晶体管30262开启以及第五N型金属氧化物半导体晶体管30282关闭，导致节点A的电压(2VCC)传送至第七P型金属氧化物半导体晶体管30262的第三端，亦即第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK为第一高电压2VCC。如此，第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK的振幅为2VCC，亦即第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK的低电位为低电压0V，以及第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK的高电位为第一高电压2VCC。另外，第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK的操作原理皆和第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK相同，在此不再赘述。
另外，在本发明的另1实施例中，第四N型金属氧化物半导体晶体管30224的第二端用以耦接于一电荷泵单元链中的一电荷泵单元的第二输出端，以及第六N型金属氧化物半导体晶体管30422的第二端用以耦接于电荷泵单元的第一输出端。
请参照图5，图5为本发明的另一实施例说明一种电荷泵500的示意图。电荷泵500包含一双倍幅时钟脉冲产生器502、一预充级泵单元504及一电荷泵单元链506，其中双倍幅时钟脉冲产生器502包含一第一双倍幅时钟脉冲产生电路5022和一第二双倍幅时钟脉冲产生电路5024。第一双倍幅时钟脉冲产生电路5022用以接收一第一电压V1、一第二电压V2、一第一时钟脉冲CLK1、一反相的第一时钟脉冲
和一第三电压V3，及用以输出一第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK；第二双倍幅时钟脉冲产生电路5024用以接收一第四电压V4、第二电压V2、反相的第一时钟脉冲
第一时钟脉冲CLK1和第三电压V3，及用以输出一第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK。另外，因为双倍幅时钟脉冲产生器502可为双倍幅时钟脉冲产生器300或双倍幅时钟脉冲产生器100，所以在此不再赘述双倍幅时钟脉冲产生器502的其余操作原理。预充级泵单元504用以提供一泵预充电压对PPFV、PPSV，泵预充电压对PPFV、PPSV可为一对正电压或一对负电压；电荷泵单元链506包含多个电荷泵单元5061-506N，其中N为正整数。但本发明并不受限于电荷泵单元链506包含多个电荷泵单元5061-506N，亦即电荷泵单元链506可仅包含一电荷泵单元。电荷泵单元链506用以接收第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK、第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK、泵预充电压对PPFV、PPSV，且用以输出一电荷泵输出电压POV。
如图5所示，多个电荷泵单元5061-506N中的第一级电荷泵单元5061用以接收第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK、第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK、泵预充电压对PPFV、PPSV，且用以输出一第一泵电压对PFV1、PSV1；第N级电荷泵单元506N用以接收第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK、第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK、一第(N-1)泵电压对PFV(N-1)、PSV(N-1)，且用以输出一第N泵电压对PFVN、PSVN。例如第2级电荷泵单元5062用以接收第一双倍幅时钟脉冲FDSCLK、第二双倍幅时钟脉冲SDSCLK、第一泵电压对PFV1、PSV1，且用以输出一第二泵电压对PFV2、PSV2。因为电荷泵输出电压POV为第N级电荷泵单元506N的输出电压，所以电荷泵输出电压POV可为第N泵电压对PFVN、PSVN，亦即PFVN的电位等于PSVN的电位。另外，第一泵电压对PFV1、PSV1可为一对高于VCC之正电压或一对低于0V之负电压。
综上所述，本发明所提供的双倍幅时钟脉冲产生器及电荷泵，利用第一时钟脉冲与反相的第一时钟脉冲，产生第一双倍幅时钟脉冲与第二双倍幅时钟脉冲。然后，电荷泵即可利用第一双倍幅时钟脉冲与第二双倍幅时钟脉冲，控制电荷泵单元链的电荷传递。因此，本发明具有下列优点：第一、当高电压逐渐降低时，电荷泵仍保持良好的电荷传递特性；第二、在起电过程中，电荷泵输出电荷的能力较好；第三、电荷泵的第一次升压循环的效率和电荷泵的其他次升压循环的效率一样；第四、电荷泵不需要低阀值的元件，即可克服半导体制作过程的一些制作过程变异(corner cases)；第五、电荷泵不需要宽度大的元件，亦即电荷泵的元件具有小面积和小寄生电容，所以可增加电荷泵的泵效率(pump efficiency)；第六、电荷泵不需要电位调整器；第七、电荷泵不需要一些特殊半导体制作过程的元件。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。
Claims (17)
1.一种双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，包含：
一第一双倍幅时钟脉冲产生电路，用以接收一第一电压、一第二电压、一第一时钟脉冲、一反相的第一时钟脉冲和一第三电压，及用以输出一第一双倍幅时钟脉冲；及
一第二双倍幅时钟脉冲产生电路，用以接收一第四电压、该第二电压、接收该反相的第一时钟脉冲、该第一时钟脉冲和该第三电压，及用以输出一第二双倍幅时钟脉冲。
2.如权利要求1所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中
该第一双倍幅时钟脉冲产生电路包含：
一第一预充电单元，具有一第一端，用以接收该第一电压，一第二端，用以接收该第二电压，一第三端，及一第四端；
一第一电容，具有一第一端，耦接于该第一预充电单元的第四端，及一第二端，用以接收该第一时钟脉冲；
一第一电荷传递单元，具有一第一端，耦接于该第一预充电单元的第四端，一第二端，用以接收该反相的第一时钟脉冲，及一第三端，用以输出该第一双倍幅时钟脉冲；及
一第二预充电单元，具有一第一端，耦接于该第一电荷传递单元的第三端，一第二端，耦接于该第一电荷传递单元的第二端，及一第三端，用以接收该第三电压；及
该第二双倍幅时钟脉冲产生电路包含：
一第三预充电单元，具有一第一端，用以接收该第四电压，一第二端，用以接收该第二电压，一第三端，及一第四端；
一第二电容，具有一第一端，耦接于该第三预充电单元的第四端，及一第二端，用以接收该反相的第一时钟脉冲；
一第二电荷传递单元，具有一第一端，耦接于该第三预充电单元的第四端，一第二端，用以接收该第一时钟脉冲，及一第三端，用以输出该第二双倍幅时钟脉冲；及
一第四预充电单元，具有一第一端，用以接收该第三电压，一第二端，耦接于该第二电荷传递单元的第二端，及一第三端，耦接于该第二电荷传递单元的第三端。
3.如权利要求2所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中
该第一预充电单元包含：
一第一P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，耦接于该第一P型金属氧化物半导体晶体管的第一端，一第三端，耦接于该第一电容的第一端，及一第四端，用以接收该第一电压；及
一第二P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，一第三端，耦接于该第一电容的第一端，及一第四端，用以接收该第一电压；
该第一电荷传递单元包含：
一第一N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第一电容的第一端，一第二端，用以接收该反相的第一时钟脉冲，一第三端，用以输出该第一双倍幅时钟脉冲，及一第四端，耦接于该第一N型金属氧化物半导体晶体管的第一端；及
该第二预充电单元包含：
一第三P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第一N型金属氧化物半导体晶体管的第三端，一第二端，耦接于该第一N型金属氧化物半导体晶体管的第二端，一第三端，用以接收该第三电压，及一第四端，耦接于该第三P型金属氧化物半导体晶体管的第三端。
4.如权利要求3所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中
该第三预充电单元包含：
一第四P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，一第三端，耦接于该第二电容的第一端，及一第四端，用以接收该第四电压；及
一第五P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，耦接于该第五P型金属氧化物半导体晶体管的第一端，一第三端，耦接于该第二电容的第一端，及一第四端，用以接收该第四电压；
该第二电荷传递单元包含：
一第二N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第二电容的第一端，一第二端，用以接收该第一时钟脉冲，一第三端，用以输出该第二双倍幅时钟脉冲，及一第四端，耦接于该第二N型金属氧化物半导体晶体管的第一端；及
该第四预充电单元包含：
一第六P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第三电压，一第二端，耦接于该第二N型金属氧化物半导体晶体管的第二端，一第三端，耦接于该第二N型金属氧化物半导体晶体管的第三端，及一第四端，耦接于该第六P型金属氧化物半导体晶体管的第一端。
5.如权利要求4所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中该第二P型金属氧化物半导体晶体管的第二端用以耦接于一电荷泵单元的第二输出端，以及该第四P型金属氧化物半导体晶体管的第二端用以耦接于该电荷泵单元的第一输出端。
6.如权利要求4所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中该第二P型金属氧化物半导体晶体管的第二端耦接于该第四P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，以及该第四P型金属氧化物半导体晶体管的第二端耦接于该第一P型金属氧化物半导体晶体管的第三端。
7.如权利要求1所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中该第二电压为一低电压以及该第三电压为一高电压。
8.如权利要求1所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中该第一电压为一高电压或该第一时钟脉冲以及该第四电压为该高电压或该反相的第一时钟脉冲。
9.如权利要求2所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中
该第一预充电单元包含：
一第三N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，耦接于该第三N型金属氧化物半导体晶体管的第一端，一第三端，耦接于该第一电容的第一端，及一第四端，用以接收该第一电压；及
一第四N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，一第三端，耦接于该第一电容的第一端，及一第四端，用以接收该第一电压；
该第一电荷传递单元包含：
一第七P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第一电容的第一端，一第二端，用以接收该反相的第一时钟脉冲，一第三端，用以输出该第一双倍幅时钟脉冲，及一第四端，耦接于该第七P型金属氧化物半导体晶体管的第一端；及
该第二预充电单元包含：
一第五N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第七P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，一第二端，耦接于该第七P型金属氧化物半导体晶体管的第二端，一第三端，用以接收该第三电压，及一第四端，耦接于该第五N型金属氧化物半导体晶体管的第三端。
10.如权利要求9所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中
该第三预充电单元包含：
一第六N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，一第三端，耦接于该第二电容的第一端，及一第四端，用以接收该第四电压；及
一第七N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第二电压，一第二端，耦接于该第七N型金属氧化物半导体晶体管的第一端，一第三端，耦接于该第二电容的第一端，及一第四端，用以接收该第四电压；
该第二电荷传递单元包含：
一第八P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第二电容的第一端，一第二端，用以接收该第一时钟脉冲，一第三端，用以输出该第二双倍幅时钟脉冲，及一第四端，耦接于该第八P型金属氧化物半导体晶体管的第一端；及
该第四预充电单元包含：
一第八N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第三电压，一第二端，耦接于该第八P型金属氧化物半导体晶体管的第二端，一第三端，耦接于该第八P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，及一第四端，耦接于该第八N型金属氧化物半导体晶体管的第一端。
11.如权利要求10所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中该第四N型金属氧化物半导体晶体管的第二端用以耦接于一电荷泵单元的第二输出端，以及该第六N型金属氧化物半导体晶体管的第二端用以耦接于该电荷泵单元的第一输出端。
12.如权利要求10所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中该第四N型金属氧化物半导体晶体管的第二端耦接于该第六N型金属氧化物半导体晶体管的第三端，以及该第六N型金属氧化物半导体晶体管的第二端耦接于该第三N型金属氧化物半导体晶体管的第三端。
13.如权利要求9所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中该第二电压为一高电压以及该第三电压为一低电压。
14.如权利要求9所述的双倍幅时钟脉冲产生器，其特征在于，其中该第一电压为一低电压或该第一时钟脉冲以及该第四电压为该低电压或该反相的第一时钟脉冲。
15.一种电荷泵，其特征在于，包含：
一双倍幅时钟脉冲产生器，包含：一第一双倍幅时钟脉冲产生电路，用以接收一第一电压、一第二电压、一第一时钟脉冲、一反相的第一时钟脉冲和一第三电压，及用以输出一第一双倍幅时钟脉冲；及一第二双倍幅时钟脉冲产生电路，用以接收一第四电压、该第二电压、该反相的第一时钟脉冲、该第一时钟脉冲和该第三电压，及用以输出一第二双倍幅时钟脉冲；
一预充级泵单元，用以提供一泵预充电压对；及
一电荷泵单元链，包含至少一电荷泵单元，该电荷泵单元链用以接收该第一双倍幅时钟脉冲、该第二双倍幅时钟脉冲、该泵预充电压对，且用以输出一电荷泵输出电压。
16.如权利要求15所述的电荷泵，其特征在于，其中该至少一电荷泵单元包含：
一第一级电荷泵单元，用以接收该第一双倍幅时钟脉冲、该第二双倍幅时钟脉冲、该泵预充电压对，且用以输出一第一泵电压对；及
一第N级电荷泵单元，用以接收该第一双倍幅时钟脉冲、该第二双倍幅时钟脉冲、一第(N-1)泵电压对，且用以输出一第N泵电压对；
其中N≥2，且N为一整数。
17.如权利要求16所述的电荷泵，其特征在于，其中该电荷泵输出电压为该第N泵电压对。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |