CN104518663A - 负压电荷泵反馈电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负压电荷泵反馈电路，反馈电路连接在负压电荷泵的输出端和与门之间，时钟信号通过与门并在反馈信号的控制下连接到负压电荷泵，反馈电路包括开关电容电路和比较器；开关电容电路的第一电容的第一端通过第一开关连接负压电荷泵的输出端，通过第二开关接地；第二电容的第一端连接第一电容的第二端且通过第三开关接地以及通过第四开关连接到比较器；可调电容并联在第二电容的两端；比较器的正相输入端连接一基准电压。通过四个控制信号对四个开关的控制使开关电容电路在两种状态之间不断切换，实现分压以及正负电压转换。本发明能缩减电路面积，加快反馈速度并降低电荷泵输出电压波纹。

Description

负压电荷泵反馈电路
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种负压电荷泵反馈电路。
背景技术
如图1所示，是现有负压电荷泵反馈电路的示意图；时钟信号Clock连接到与门102的一个输入端，与门102的输出端连接到负压电荷泵101的输入端，负压电荷泵101的输出端输出负压Vneg，反馈电路连接在负压电荷泵101的输出端和与门102的另一个输入端之间，反馈电路包括比较器103、电阻分压电路104和正负电压转换电路105。图1中的电阻分压电路104由多个电阻串联而成，通过数字信号Dac对开关的控制能够调节电阻的连接关系从而控制电阻分压电路104的分压比例。由于电阻分压电路104输出的是负压Vneg的分压，故还需要通过正负电压转换电路105将分压转换为正压。正负电压转换电路105输出的正分压值和基准电压Vref进行比较输出反馈电压即时钟使能信号Clock_en,时钟使能信号Clock_en控制时钟信号Clock是否提供给电荷泵101电路，从而调节电荷泵101的输出电压Vneg到预期值。
由图1可知看出，现有反馈电路中的电阻分压电路104由多个电阻串联，会占用较大的面积；且电阻分压电路104输出的分压是负值，需要通过正负电压转换电路105将分压转换为正压，反馈速度较慢，负压电荷泵101的输出负压Vneg的波形不是很好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种负压电荷泵反馈电路，能缩减电路面积，加快反馈速度并降低电荷泵输出电压波纹。
为解决上述技术问题，本发明提供的负压电荷泵反馈电路的时钟信号连接到一与门的第一输入端，所述与门的输出端连接到负压电荷泵的输入端，所述负压电荷泵的输出端输出负压，反馈电路连接在所述负压电荷泵的输出端和所述与门的第二输入端之间，所述反馈电路包括一开关电容电路和一比较器。
所述开关电容电路包括：
第一电容，所述第一电容的第一端通过第一开关连接所述负压电荷泵的输出端，所述第一电容的第一端通过第二开关接地。
第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第一电容的第二端且通过第三开关接地，；所述第二电容的第一端通过第四开关连接到所述比较器的反相输入端。
可调电容，所述可调电容并联在所述第二电容的两端。
所述比较器的正相输入端连接一基准电压；所述比较器的输出端提供一反馈信号并连接到所述与门的第二输入端，通过所述反馈信号来控制所述时钟信号是否提供给所述负压电荷泵从而调节所述负压电荷泵输出的负压大小。
所述第一开关连接用于控制其开关状态的第一控制信号，所述第二开关连接用于控制其开关状态的第二控制信号，所述第三开关连接用于控制其开关状态的第三控制信号，所述第四开关连接用于控制其开关状态的第四控制信号。
通过四个控制信号对四个开关的控制使所述开关电容电路在两种状态之间不断切换。
所述开关电容电路的第一种状态为：所述第一开关和所述第三开关接通、所述第二开关和所述第四开关断开，通过所述负压电荷泵输出的负压对所述第一电容两端充电。
所述开关电容电路的第二种状态为：所述第一开关和所述第三开关断开、所述第二开关和所述第四开关接通，所述第一电容、所述第二电容和所述可调电容并联在所述比较器的反相输入端和地之间，所述第二种状态中三个电容的并联电容的充电电荷为所述第一种状态中的第一电容的充电电荷，输入到所述比较器的反相输入端的电压为一正压且和所述负压电荷泵输出的负压成比例；通过调节所述可调电容的大小调节所述比较器的反相输入端的电压和所述负压电荷泵输出的负压的比例关系从而调节所述负压电荷泵输出的负压的大小。
进一步的改进是，所述第一电容、所述第二电容和所述可调电容都为MOM电容或MIM电容。
进一步的改进是，所述可调电容的大小通过数字信号进行调节。
进一步的改进是，各所述控制信号为高电平时对应的所述开关接通、各所述控制信号为低电平时对应的所述开关断开；所述第一控制信号和所述第三控制信号为同相信号，所述第二控制信号和所述第四控制信号为同相信号，所述第二控制信号的高电平和所述第三控制信号的高电平不交叠。
本发明采用开关电容电路同时分压以及正负电压转换的功能，开关电容电路采用电容如MOM电容或MIM电容即可实现，相对于现有技术中采用电阻分压的情形，本发明能大大缩减电路面积；由于开关电容电路同时分压以及正负电压转换的功能，故不需要额外设置正负电压转换电路，能加快反馈速度并降低电荷泵输出电压波纹。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有负压电荷泵反馈电路的示意图；
图2是本发明实施例负压电荷泵反馈电路的示意图；
图3是本发明实施例的开关电容电路的控制信号的时序图。
具体实施方式
如图2所示，是本发明实施例负压电荷泵1反馈电路的示意图；本发明实施例负压电荷泵1反馈电路中，时钟信号Clock连接到一与门2的第一输入端，所述与门2的输出端连接到负压电荷泵1的输入端，所述负压电荷泵1的输出端输出负压Vneg，反馈电路连接在所述负压电荷泵1的输出端和所述与门2的第二输入端之间，所述反馈电路包括一开关电容电路和一比较器3。
所述开关电容电路包括：
第一电容C0，所述第一电容C0的第一端通过第一开关K0连接所述负压电荷泵1的输出端，所述第一电容C0的第一端通过第二开关K1接地。
第二电容C1，所述第二电容C1的第一端连接所述第一电容C0的第二端且通过第三开关K2接地，；所述第二电容C1的第一端通过第四开关K3连接到所述比较器3的反相输入端。
可调电容4，所述可调电容4并联在所述第二电容C1的两端。较佳为，所述可调电容4有电容组Cd和对应的开关组组成，通过数字信号Dac对开关组的控制来调节整个所述可调电容4的大小。
所述比较器3的正相输入端连接一基准电压Vref；所述比较器3的输出端提供一反馈信号即时钟使能信号Clock_en并连接到所述与门2的第二输入端，通过所述反馈信号Clock_en来控制所述时钟信号Clock是否提供给所述负压电荷泵1从而调节所述负压电荷泵1输出的负压Vneg大小。
所述第一开关K0连接用于控制其开关状态的第一控制信号S0，所述第二开关K1连接用于控制其开关状态的第二控制信号S1，所述第三开关K2连接用于控制其开关状态的第三控制信号S2，所述第四开关K3连接用于控制其开关状态的第四控制信号S3。
通过四个控制信号对四个开关的控制使所述开关电容电路在两种状态之间不断切换。
所述开关电容电路的第一种状态为：所述第一开关K0和所述第三开关K2接通、所述第二开关K1和所述第四开关K3断开，通过所述负压电荷泵1输出的负压Vneg对所述第一电容C0两端充电。
所述开关电容电路的第二种状态为：所述第一开关K0和所述第三开关K2断开、所述第二开关K1和所述第四开关K3接通，所述第一电容C0、所述第二电容C1和所述可调电容4并联在所述比较器3的反相输入端和地之间，所述第二种状态中三个电容的并联电容的充电电荷为所述第一种状态中的第一电容C0的充电电荷，输入到所述比较器3的反相输入端的电压为一正压且和所述负压电荷泵1输出的负压Vneg成比例，该比例用公式表示为：
-C0/(C0+C1+Cd)；其中，C0表示所述第一电容C0的电容值，C1表示所述第二电容C1的电容值，Cd表示所述可调电容4的电容值。
通过调节所述可调电容4的大小调节所述比较器3的反相输入端的电压和所述负压电荷泵1输出的负压Vneg的比例关系从而调节所述负压电荷泵1输出的负压Vneg的大小；所述负压电荷泵1输出的负压Vneg可用如下公式表示：
Vneg＝Vref×(C0+C1)/C0+Vref×Cd/C0；其中，Vneg表示所述负压电荷泵1输出的负压Vneg的值，Vref表示所述基准电压Vref的值。
较佳为，所述第一电容C0、所述第二电容C1和所述可调电容4都为MOM电容或MIM电容，能够大大缩减电路面积。
各所述控制信号为高电平时对应的所述开关接通、各所述控制信号为低电平时对应的所述开关断开。如图3所示，是本发明实施例的开关电容电路的控制信号的时序图。所述第一控制信号S0和所述第三控制信号S2为同相信号，所述第二控制信号S1和所述第四控制信号S3为同相信号，所述第二控制信号S1的高电平和所述第三控制信号S2的高电平不交叠。较佳为，所述第三控制信号S2的高电平的宽度稍大于所述第一控制信号S0的高电平的宽度，即切换到所述第一种状态时，所述第三开关K2先接通、之后再接通所述第一开关K0，所述第一种状态结束时，所述第一开关K0先断开、之后再断开所述第三开关K2。所述第二控制信号S1的高电平的宽度稍大于所述第四控制信号S3的高电平的宽度，即切换到所述第二种状态时，所述第二开关K1先接通、之后再接通所述第四开关K3，所述第二种状态结束时，所述第四开关K3先断开、之后再断开所述第二开关K1。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种负压电荷泵反馈电路，其特征在于：时钟信号连接到一与门的第一输入端，所述与门的输出端连接到负压电荷泵的输入端，所述负压电荷泵的输出端输出负压，反馈电路连接在所述负压电荷泵的输出端和所述与门的第二输入端之间，所述反馈电路包括一开关电容电路和一比较器；
所述开关电容电路包括：
第一电容，所述第一电容的第一端通过第一开关连接所述负压电荷泵的输出端，所述第一电容的第一端通过第二开关接地；
第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第一电容的第二端且通过第三开关接地，；所述第二电容的第一端通过第四开关连接到所述比较器的反相输入端；
可调电容，所述可调电容并联在所述第二电容的两端；
所述比较器的正相输入端连接一基准电压；所述比较器的输出端提供一反馈信号并连接到所述与门的第二输入端，通过所述反馈信号来控制所述时钟信号是否提供给所述负压电荷泵从而调节所述负压电荷泵输出的负压大小；
所述第一开关连接用于控制其开关状态的第一控制信号，所述第二开关连接用于控制其开关状态的第二控制信号，所述第三开关连接用于控制其开关状态的第三控制信号，所述第四开关连接用于控制其开关状态的第四控制信号；
通过四个控制信号对四个开关的控制使所述开关电容电路在两种状态之间不断切换；
所述开关电容电路的第一种状态为：所述第一开关和所述第三开关接通、所述第二开关和所述第四开关断开，通过所述负压电荷泵输出的负压对所述第一电容两端充电；
所述开关电容电路的第二种状态为：所述第一开关和所述第三开关断开、所述第二开关和所述第四开关接通，所述第一电容、所述第二电容和所述可调电容并联在所述比较器的反相输入端和地之间，所述第二种状态中三个电容的并联电容的充电电荷为所述第一种状态中的第一电容的充电电荷，输入到所述比较器的反相输入端的电压为一正压且和所述负压电荷泵输出的负压成比例；通过调节所述可调电容的大小调节所述比较器的反相输入端的电压和所述负压电荷泵输出的负压的比例关系从而调节所述负压电荷泵输出的负压的大小。
2.如权利要求1所述的负压电荷泵反馈电路，其特征在于：所述第一电容、所述第二电容和所述可调电容都为MOM电容或MIM电容。
3.如权利要求1或2所述的负压电荷泵反馈电路，其特征在于：所述可调电容的大小通过数字信号进行调节。
4.如权利要求1所述的负压电荷泵反馈电路，其特征在于：各所述控制信号为高电平时对应的所述开关接通、各所述控制信号为低电平时对应的所述开关断开；所述第一控制信号和所述第三控制信号为同相信号，所述第二控制信号和所述第四控制信号为同相信号，所述第二控制信号的高电平和所述第三控制信号的高电平不交叠。
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