CN108233691B - 一种电荷泵启动完成标志信号产生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电荷泵启动完成标志信号产生电路，适用于基于运算放大器反馈的电荷泵；所述电路中，PMOS管P5和NMOS管N5的门极，分别与运算放大器引出的偏置信号pbias和nbias连接。电荷泵输出的电压信号经过分压后向运算放大器提供fdbk信号。偏置信号pbias对应运算放大器中PMOS管P2的门极，偏置信号nbias对应运算放大器中NMOS管N2的门极，N2和N5为尺寸相同的镜像管，P2和P5为具有相同沟道长度的镜像管，P5与P2的沟道宽度之比略小于1。P5、N5的漏极，与施密特反相器的输入端相连，对应于out信号；在施密特反相器的输出端产生一个标志信号Pump_ready，该信号由0变1的转换点非常接近电荷泵的稳定状态，用来表征电荷泵是否已经启动完成。

Description

一种电荷泵启动完成标志信号产生电路
技术领域
本发明涉及一种电荷泵启动完成标志信号产生电路，适用于基于运算放大器反馈的电荷泵。
背景技术
传统的电荷泵启动完成标志位的产生，都是基于比较器反馈或者基于输出钳位的电荷泵。而基于运算放大器反馈的电荷泵，由于没有明显的、跟启动完成相关的信号，不容易产生启动完成标志信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种电荷泵启动完成标志信号产生电路，可以在基于运算放大器反馈的电荷泵电路中，产生一个启动完成标志信号，用于监控电荷泵是否完成启动。
为了达到上述目的，本发明的技术方案在于提供一种电荷泵启动完成标志信号产生电路，用于基于运算放大器反馈的电荷泵电路：
一启动完成标志位产生电路，包含第一半导体类型的MOS管P5管、第二半导体类型的N5管、施密特反相器；
P5管的门极施加有从运算放大器引出的一偏置信号pbias； N5管的门极施加有从所述运算放大器引出的另一偏置信号nbias；
P5、N5管的漏极，与施密特反相器的输入端相连，对应于out信号；在施密特反相器的输出端产生一个标志信号Pump_ready，用来表征电荷泵是否已经启动完成。
优选地，所述运算放大器包含第一半导体类型的MOS管P2管、第二半导体类型的N2管；所述P2管和P5管为源极相连的镜像管；N2管和N5管为源极相连的镜像管；所述偏置信号pbias对应P2管的门极，偏置信号nbias对应N2管的门极。
优选地，所述N5管与N2管尺寸相同；P5管和P2管有相同沟道长度，所述P5管的沟道宽度小于P2管的沟道宽度，所述P5管与P2管的沟道宽度之比略小于1。例如4:5、3:4等等。
优选地，电荷泵输出的电压信号，经过分压电路后，向所述运算放大器提供fdbk信号；电荷泵未启动完成时，fdbk信号电压小于运算放大器的参考电压Vref，P5管的电流大于N5管的电流，out信号为高电平，标志信号Pump_ready置低；
当电荷泵启动完成时，fdbk信号电压等于参考电压Vref，运算放大器处于稳定状态，P2管和N2管处于饱和区，并且P2管的电流等于N2管的电流，使P5管的电流小于N5管的电流，out信号为低电平，标志信号Pump_ready置高。
优选地，所述P2管和N2管的漏极、运放输出级中第一半导体类型的MOS管N6的门极、补偿电容C0的一端相连；所述补偿电容C0另一端连接电荷泵的输出端；MOS管N6的漏极与电荷泵的时钟驱动电路相连，MOS管N6的源极与N2管及N5管的源极相连。
优选地，所述运算放大器还包含第一半导体类型的MOS管P0管、P1管、P3管，第二半导体类型的N0管、N1管、N3管，电流源I0；
其中，P2管、P3管的门极相连，并与P3管的漏极连接；P2管、N2管的漏极相连，P3管、N3管的漏极相连；
P2管、P3管的源极与电流源I0的输入端连接；电流源I0的输出端与P0管、P1管的源极相连，P0管的门极对应于参考电压Vref，P1管的门极与分压电路的输出端连接，对应于fdbk信号；
N0管、N2管的门极相连，并与P0管、N0管的漏极连接，对应于偏置信号nbias；N1管、N3管的门极相连，并与P1管、N1管的漏极相连；N2管、N0管、N1管、N3管的源极接地。
附图说明
图1是本发明所述电荷泵启动完成标志信号产生电路的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种电荷泵启动完成标志信号产生电路。图1示出的电路结构，包含时钟驱动电路、主电荷泵、分压电路、运算放大器（OTA）电路、补偿电容C0、运放输出级（NMOS管N6）、启动完成标志位产生电路。
所述启动完成标志位产生电路，包含PMOS管P5、NMOS管N5、施密特反相器。P5和N5的门极，分别与所述运算放大器电路引出的两个偏置信号pbias和nbias连接。P5、N5的漏极，与施密特反相器的输入端相连，对应于out信号；在施密特反相器的输出端产生一个标志信号，即Pump_ready信号，用来表征电荷泵是否已经启动完成。
一路偏置信号pbias接所述运算放大器中PMOS管P2的门极，另一路偏置信号nbias接所述运算放大器中NMOS管N2的门极，使P2和P5成为镜像管，N2和N5成为镜像管。P2和P5的源极相连，N2和N5的源极相连。
设计中要求，N5与N2尺寸相同；P5和P2有相同沟道长度，P5的沟道宽度相比P2的要小，即P5与P2的沟道宽度之比略小于1，如4:5或3:4或2:3等。
所述P2和N2的漏极、运放输出级N6的门极与补偿电容C0的一端相连；补偿电容C0另一端连接主电荷泵的输出端，对应于输入到分压电路的VPP电压。N6的漏极与时钟驱动电路相连，源极与N2和N5的源极相连。
所述运算放大器包含PMOS管P0、P1、P2、P3，NMOS管N0、N1、N2、N3，电流源I0。其中，P2、P3的门极相连，并与P3的漏极连接。P2、N2的漏极相连，P3、N3的漏极相连。P2、P3的源极与电流源I0的输入端连接，对应于VCC电压。电流源I0的输出端与P0、P1的源极相连，P0的门极对应于Vref电压，P1的门极与分压电路的输出端连接，对应于fdbk信号。N0、N2的门极相连，并与P0、N0的漏极连接，对应于偏置信号nbias； N1、N3的门极相连，并与P1、N1的漏极相连。N2、N0、N1、N3的源极接地。
当电荷泵未启动完成时，fdbk信号电压小于Vref电压，P5的电流大于N5的电流，out信号被拉高，Pump_ready信号置低；当电荷泵启动完成时，fdbk信号电压等于Vref电压，OTA处于稳定状态，P2和N2都处于饱和区，并且P2的电流等于N2的电流，因此P5的电流小于N5的电流，out信号被拉低，Pump_ready信号置高。由于P2和N2都处于饱和区，增益很大，Pump_ready由0变1的转换点非常接近电荷泵的稳定状态，因此Pump_ready信号可以作为电荷泵启动完成的标志信号。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种电荷泵启动完成标志信号产生电路，用于基于运算放大器反馈的电荷泵电路，其特征在于，
一启动完成标志位产生电路，包含第一半导体类型的MOS管P5管、第二半导体类型的N5管、施密特反相器；
P5管的门极施加有从运算放大器引出的一偏置信号pbias； N5管的门极施加有从所述运算放大器引出的另一偏置信号nbias；
P5、N5管的漏极，与施密特反相器的输入端相连，对应于out信号；在施密特反相器的输出端产生一个标志信号Pump_ready，用来表征电荷泵是否已经启动完成。
2.如权利要求1所述电荷泵启动完成标志信号产生电路，其特征在于，
所述运算放大器包含第一半导体类型的MOS管P2管、第二半导体类型的N2管；所述P2管和P5管为源极相连的镜像管；N2管和N5管为源极相连的镜像管；所述偏置信号pbias对应P2管的门极，偏置信号nbias对应N2管的门极。
3.如权利要求2所述电荷泵启动完成标志信号产生电路，其特征在于，
所述N5管与N2管尺寸相同；P5管和P2管有相同沟道长度，所述P5管的沟道宽度小于P2管的沟道宽度，所述P5管与P2管的沟道宽度之比小于1。
4.如权利要求1所述电荷泵启动完成标志信号产生电路，其特征在于，
电荷泵输出的电压信号，经过分压电路后，向所述运算放大器提供fdbk信号；电荷泵未启动完成时，fdbk信号电压小于运算放大器的参考电压Vref，P5管的电流大于N5管的电流，out信号为高电平，标志信号Pump_ready置低；
当电荷泵启动完成时，fdbk信号电压等于参考电压Vref，运算放大器处于稳定状态，P2管和N2管处于饱和区，并且P2管的电流等于N2管的电流，使P5管的电流小于N5管的电流，out信号为低电平，标志信号Pump_ready置高。
5.如权利要求2~4任意一项所述电荷泵启动完成标志信号产生电路，其特征在于，
所述P2管和N2管的漏极、运放输出级中第一半导体类型的MOS管N6的门极、补偿电容C0的一端相连；所述补偿电容C0另一端连接电荷泵的输出端；MOS管N6的漏极与电荷泵的时钟驱动电路相连，MOS管N6的源极与N2管及N5管的源极相连。
6.如权利要求2~4任意一项所述电荷泵启动完成标志信号产生电路，其特征在于，
所述运算放大器还包含第一半导体类型的MOS管P0管、P1管、P3管，第二半导体类型的N0管、N1管、N3管，电流源I0；
其中，P2管、P3管的门极相连，并与P3管的漏极连接；P2管、N2管的漏极相连，P3管、N3管的漏极相连；
P2管、P3管的源极与电流源I0的输入端连接；电流源I0的输出端与P0管、P1管的源极相连，P0管的门极对应于参考电压Vref，P1管的门极与分压电路的输出端连接，对应于fdbk信号；
N0管、N2管的门极相连，并与P0管、N0管的漏极连接，对应于偏置信号nbias；N1管、N3管的门极相连，并与P1管、N1管的漏极相连；N2管、N0管、N1管、N3管的源极接地。
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