CN109088537A - 电荷泵 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电荷泵,该电荷泵包括:线性稳压模块,用于向所述电荷泵提供初始电压;振荡器,与所述线性稳压模块相连接,用于向所述电荷泵提供时钟信号;以及级联升压模块,包括多级串联连接的级联单元,所述级联升压模块接收所述初始电压,并根据所述时钟信号对所述级联单元进行充电,末级的所述级联单元提供所述电荷泵的输出电压,所述线性稳压模块提供的所述初始电压的温度系数与所述级联升压模块内部的温度系数相互抵消,使所述输出电压不受温度影响。

Description

电荷泵
技术领域
本发明涉及半导体加工领域,更具体地,涉及一种电荷泵。
背景技术
微机电(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)麦克风或称硅麦克风因其体积小、适于表面贴装等优点而被广泛用于电子装置的声音采集。电荷泵是MEMS麦克风的核心电路,电荷泵输出电压的高低决定了麦克风的灵敏度。传统的dickson(狄更斯)电荷泵,具有结构简单,性能好的优点,但是由于输出电压与二极管的阈值电压密切相关,所以输出电压温度系数较大。
图1示出现有技术的电荷泵的示意性电路图。如图1所示,迪克森(Dickson)电荷泵包括用于提供电源和输入基准电压Vin的LDO(低压差线性稳压器)、用于提供非交叠的时钟信号CLK和CLKn的振荡器以及多个级联的泵级,其中,每个泵级包括耦合的一对二极管和电容。振荡器分别提供给奇数级的电容和偶数级的电容的一对非重叠电压脉冲(时钟信号CLK和CLKn)使得每个二极管以交替的方式进入和退出其正向导通模式,使得每个电容依次充电,Vth代表二极管的阈值电压,每个电容两端的电压依次为:Vin-Vth,2Vin-2Vth,……n*Vin-n*Vth,最后一级电容两端的电压为电荷泵的输出电压Vo,则Vo=n*Vin-n*Vth。
在导通模式下例如由温度变化所引起的二极管的电压降的变化,导致电容两端电压的相应变化,最终反映到电压泵的输出电压Vo。例如,如果Vin是不随温度变化的电压值,而Vth的温度系数达到正负15%左右,且Vin电压值约为Vth的两倍左右,导致输出电压Vo的温度系数达到正负8%,这个数值是电荷泵及麦克风所不能接受的。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种电荷泵,该电荷泵利用LDO内部的温度系数与电荷泵的输出电压的温度系数进行抵消,改进电荷泵输出电压的温漂问题,使输出电压几乎不受温度影响。
根据本发明提供一种电荷泵,包括:线性稳压模块,用于向所述电荷泵提供初始电压;振荡器,与所述线性稳压模块相连接,用于向所述电荷泵提供时钟信号;以及级联升压模块,包括多级串联连接的级联单元,所述级联升压模块接收所述初始电压,并根据所述时钟信号对所述级联单元进行充电,末级的所述级联单元提供所述电荷泵的输出电压,所述初始电压的温度系数与所述级联升压模块内部的温度系数相互抵消,使所述输出电压不受温度影响。
优选地,所述线性稳压模块包括:偏置电压产生模块,用于产生偏置电压;带隙基准电压产生模块,用于产生带隙基准电压;以及温度补偿模块,接收所述偏置电压和所述带隙基准电压,并向所述级联升压模块输出与所述带隙基准电压相关的具有负温度系数的初始电压,所述负温度系数与所述级联升压模块内部的晶体管的温度系数相同,所述初始电压对所述电荷泵的输出电压进行温度补偿。
优选地,所述温度补偿模块包括:电压源;第一晶体管,所述第一晶体管的第一端连接电压源的输出端,第二端连接第一电阻,控制端接收所述第一控制信号;第二晶体管,第一端连接所述电压源的输入端,控制端连接所述电压源的输出端;以及第三晶体管,第一端连接所述第二晶体管的第二端,第二端连接所述第一电阻和所述第一晶体管的第二端,控制端接收所述第二控制信号,所述第一电阻接地,所述第二晶体管与所述第三晶体管的连接节点输出初始电压,所述初始电压为所述带隙基准电压与所述第三晶体管的阈值电压之和。
优选地,所述第一晶体管为NMOS晶体管,所述第二晶体管和所述第三晶体管为PMOS晶体管。
优选地,每个所述级联单元均包括至少一个晶体管和至少一个电容,多级所述级联单元的多个所述晶体管依次串联连接在输入端和输出端之间,每个所述电容的第一端连接在相邻两个所述晶体管之间,第二端连接到所述振荡器上。
优选地,所述振荡器从所述线性稳压模块接收供电电压,并向多个所述级联单元依次输出非重叠的第一时钟信号和第二时钟信号。
优选地,所述振荡器将所述第一时钟信号和所述第二时钟信号分别提供给奇数极的所述电容和偶数极的所述电容,所述第一时钟信号和所述第二时钟信号均为电压脉冲。
优选地,多个所述级联单元的多个所述晶体管属于相同的类型,参数相同,所述电荷泵的输出电压为所述初始电压与一个所述晶体管的阈值电压的差值的N倍,N为所述级联单元的级数。
优选地,所述级联单元中的所述晶体管两端的电压具有负温度系数,且所述温度补偿模块中的所述第三晶体管的阈值电压与所述级联单元中的所述晶体管的阈值电压的温度系数一致,所以所述初始电压的温度系数与所述晶体管的温度系数相互抵消。
优选地,所述电容包括金属电容器、多晶硅-多晶硅电容器或者MOS电容器。
优选地,所述级联升压模块还包括:二极管,阳极连接末级的所述级联单元的所述晶体管,阴极连接所述电荷泵的输出端,用于防止电流倒流。
本发明提供的电荷泵,包括能提供具有负温度系数的初始电压的低压差线性稳压器(LDO),初始电压的温度系数与电荷泵的级联升压模块内部的温度系数相互抵消,使电荷泵的输出电压不受温度影响,减轻输出电压的温漂问题。
进一步地,电荷泵的初始电压为带隙基准电压Vbg与温度补偿模块内部的晶体管M3的阈值电压Vth之和,而电荷泵的输出电压为初始电压与级联模块内部的一个晶体管的阈值电压Vth的差值的N倍,经过运算,两个晶体管的温度系数相互抵消,使电荷泵的输出电压只与带隙基准电压Vbg有关,而带隙基准电压Vbg的温度系数<0.1%,最终得到温漂很小的输出电压。
优选地,使用MOS晶体管代替传统电荷泵中的二极管,利用现代芯片工艺,在同一个芯片上,使二极管的阈值电压Vth和低压差线性稳压器的输出管的阈值电压Vth的参数一致,且电荷泵级联单元中的晶体管的阈值电压Vth与低压差线性稳压器的输出管的阈值电压Vth的参数也做到一致,使温度系数相互抵消,最终电荷泵的输出电压受温度的影响很小。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:
图1示出现有技术的电荷泵的示意性电路图。
图2a和图2b分别示出根据本发明实施例的电荷泵的示意性框图和示意性电路图。
图3示出根据本发明实施例的低压线性稳压模块的示意性框图。
图4a-图4c分别示出根据本发明实施例的低压线性稳压模块中各模块的示意性电路图。
图5示出根据本发明实施例的电荷泵的一个具体实施例的示意性电路图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述,在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分,对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质,公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
应当理解,当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时,它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件,元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反,当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时,意味着两者不存在中间元件。除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中(除另有说明),需要理解的是,“已知”、“固定”、“给定”和“预定”通常情况下,指的是一个值,数量、参数、约束条件、条件、状态、流程、过程、方法、实施,或各种组合等在理论上是可变的,但是如果提前设定,则在后续使用中是保持不变的。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图2a和图2b分别示出根据本发明实施例的电荷泵的示意性框图和示意性电路图。如图2a和图2b所示,本发明实施例的电荷泵100包括:线性稳压模块110,振荡器120以及级联升压模块130。线性稳压模块110用于向电荷泵100提供初始电压Vreg;振荡器120与线性稳压模块110相连接,由线性稳压模块110向振荡器120提供供电电源,振荡器120用于向电荷泵100提供时钟信号;级联升压模块130包括多级串联连接的级联单元131,且每个级联单元131均与振荡器120连接,级联升压模块130分别与线性稳压模块110和振荡器120相互连接,接收来自线性稳压模块110的初始电压Vreg,并根据振荡器120提供的时钟信号对级联单元131进行充电,末级的级联单元131提供电荷泵100的输出电压Vout,初始电压Vreg的温度系数与级联升压模块130内部的温度系数相互抵消,使输出电压Vout不受温度影响。
优选地,线性稳压模块110包括:偏置电压产生模块111,带隙基准电压产生模块112和温度补偿模块113。各模块之间的关系在下面的图3-图4c中进行详细介绍。
具体地,本发明实施例的电荷泵100基于dickson(狄更斯)电荷泵架构,该dickson电荷泵的级联升压模块130包括多级串联连接的级联单元131。此处,级联单元131的级数根据实际需要确定。多个级联单元131依次串联在级联升压模块130的输入端和输出端之间,即第一级(初级)级联单元131接收来自线性稳压模块110的初始电压Vreg,而最后一级(末级)级联单元131提供输出电压Vout。每两个相邻的级联单元131之间形成一个节点,从输入端到输出端之间的各个节点上的电压逐渐变大。dickson电荷泵通常包括多个(诸如5至20个)级联单元131。
每个级联单元131均包括耦合的至少一个晶体管Mn’和至少一个电容Cn’,多级级联单元131的多个晶体管M1’-Mn’依次串联连接在级联升压模块130的输入端和输出端之间,每个电容C1’-Cn’的第一端连接在相邻两个晶体管Mn-1’-Mn’之间的连接节点上,第二端连接到振荡器120上,n为表示级联单元131的级数的整数。晶体管和电容构成电荷泵的基本单元,本实施例的电荷泵电路在实现时,使用MOS晶体管代替了传统的二极管,优选地,MOS晶体管作为整流装置。
多个级联单元131的多个晶体管M1’-Mn’属于相同的类型。例如,晶体管为PMOS晶体管,每个级联单元131中包括一个PMOS晶体管和一个电容,多个PMOS晶体管的源极和漏极依次相互连接,栅极连接到相邻两个PMOS管的连接节点上,每个电容C的第一端也连接在相邻两个PMOS晶体管之间的连接节点上,第二端连接到振荡器120上,电容包括金属电容器、多晶硅-多晶硅电容器或者MOS电容器。
优选地,本实施例的级联升压模块130还包括:二极管Dm1,阳极连接末级的级联单元131的晶体管Mn’,阴极连接电荷泵100的输出端,用于防止电流倒流。
振荡器120从线性稳压模块110接收供电电压,并向多个级联单元131依次输出非重叠的第一时钟信号CK1和第二时钟信号CK2。振荡器120经由时钟配线将第一时钟信号CK1和第二时钟信号CK2分别提供给与其相连的奇数极的电容和偶数极的电容,优选地,第一时钟信号CK1和第二时钟信号CK2均为电压脉冲。通俗地,即振荡器120向级联单元131中的奇数编号的级联单元131的电容提供第一时钟信号CK1并且向偶数编号的级联单元131的电容提供具有与第一时钟信号CK1相反相位的第二时钟信号CK2。优选地,非交叠的两个时钟信号的时钟频率优选地在100kHz-10MHz的范围内,但其他实施方式根据特定应用的要求可能需要更高或更低的时钟频率。优选地,本实施例的电荷泵100结构可以作为集成电路上的用于电信电容式麦克风的构造块(building block)。
本实施例的电荷泵100的级联升压单元130通过如下方式充电:即非交叠的第一时钟信号CK1和第二时钟信号CK2分别交替地对奇数级的电容C1、C3……Cn-1’以及偶数级的电容C2、C4……Cn’充电,这里将n作为偶数说明。首先,振荡器120向第一级级联单元131提供第一时钟信号CK1,晶体管M1’导通,电容C1’通过导通模式的PMOS晶体管M1被充电,而PMOS晶体管M2’是截止的,电容C1’两端的电压为:Vreg-Vth(Vth为晶体管的阈值电压)。在相反的时钟阶段,即第二时钟信号CK2提供给第二级级联单元131,晶体管M1’截止,晶体管M2’导通,此时,晶体管M1’和晶体管M2’之间的节点电压瞬间提升到如下电压:2Vreg-Vth,此时,电容C2’充电,电容C2’两端的电压为:2Vreg-2Vth。以此类推,在第N个时钟信号的作用下,末级的级联单元131内的电容Cn’两端的电压升为:n*Vreg-n*Vth,所以电荷泵的输出电压为:Vout=n*(Vreg-Vth)。
级联单元131中的晶体管Mn’两端的电压或阈值电压Vth具有负温度系数,所以当线性稳压模块110的初始电压Vreg没有温度系数时,电荷泵100的输出电压Vout具有正温度系数;而当线性稳压模块110的初始电压Vreg具有负温度系数时,因与晶体管Mn’两端的阈值电压Vth作差,而使初始电压Vreg具有的负温度系数与级联单元131中的负温度系数相抵消,此时,电荷泵100的输出电压Vout不受温度影响,本发明实施例即以此种方式来对输出电压进行温度补偿。
以下结合图3-图4c详细说明本发明实施例的电荷泵100的线性稳压模块110中具有负温度系数的初始电压Vreg的产生以及输出电压的温漂的减小。
图3示出根据本发明实施例的低压线性稳压模块的示意性框图。如图3所示,线性稳压模块110包括:偏置电压产生模块111,带隙基准电压产生模块112和温度补偿模块113。其中,偏置电压产生模块111用于产生第一控制信号;带隙基准电压产生模块112用于产生第二控制信号;温度补偿模块113分别与偏置电压产生模块111和带隙基准电压产生模块112相连接,接收第一控制信号和第二控制信号,并根据第一控制信号和第二控制信号的控制向级联升压模块130输出具有负温度系数的初始电压Vreg,初始电压Vreg对电荷泵100的输出电压Vout进行温度补偿。优选地,第一控制信号为偏置电压产生模块111输出的偏置电压Vb,第二控制信号为带隙基准电压产生模块112输出的带隙基准电压Vbg。
温度补偿模块113输出的初始电压Vreg带有负温度系数,而级联单元131中的晶体管的阈值电压Vth也带有负温度系数,两者相减后,温度系数抵消,输出电压Vout与晶体管的温度系数无关,最终得到温漂很小的电荷泵的输出电压Vout。
图4a-图4c分别示出根据本发明实施例的低压线性稳压模块中各模块的示意性电路图。以下结合图3和图4a-图4c分析本实施例的低压线性稳压模块110的工作原理。
如图4a所示,偏置电压产生模块111例如包括:由PMOS晶体管PM1和PMOS晶体管PM2组成的电流镜以及NMOS晶体管NM1和NMOS晶体管NM2。NMOS晶体管NM1的漏极连接到电流镜的第一输出端,源极接地;NMOS晶体管NM2的漏极连接到电流镜的第二输出端,栅极连接到NMOS晶体管NM1的漏极,形成第一节点Q1,输出第一控制信号。电流镜包括栅极和源极分别互相连接的PMOS晶体管PM1和PMOS晶体管PM2,PMOS晶体管PM1和PMOS晶体管PM2的源极连接电源,且PMOS晶体管PM1和PMOS晶体管PM2的栅极连接PMOS晶体管PM2的漏极。PMOS晶体管PM1和PMOS晶体管PM2的漏极分别为电流镜的第一输出端和第二输出端。偏置电压产生模块111还包括电阻R2,一端与NMOS晶体管NM1的栅极和NMOS晶体管NM2的源极连接,另一端接地。
图4a的电路在工作时,首先PMOS晶体管PM2所在的支路产生支路电流,为IPM2=Vgs(NM1)/R2≈Vth(NM1)/R2,然后NMOS晶体管NM1所在的支路通过PMOS晶体管PM1和PMOS晶体管PM2组成的电流镜复制电流,在第一节点Q1上输出偏置电压Vb,偏置电压Vb作为第一控制信号控制补偿模块113的工作状态。
如图4b所示,带隙基准电压产生模块112例如包括三个镜像电流支路,带隙基准电压产生模块112可以理解为一个电流源电路,该电流源电路中,VDD是电源电压。第一镜像电流支路包括串联在电源VDD和接地端之间的PMOS晶体管PM3和三极管U1,提供第一支路电流I1;第二镜像电流支路包括串联在电源VDD和接地端之间的PMOS晶体管PM4、电阻R3和三极管U2,提供第二支路电流I2;第三镜像电流支路包括串联在电源VDD和接地端之间的PMOS晶体管PM5、电阻R4和三极管U3,提供第三支路电流I3,第一至第三支路电流I1、I2和I3的电流大小成比例。其中,PMOS晶体管PM3、PMOS晶体管PM4和PMOS晶体管PM5的栅极相互连接,源极共同连接电源电压VDD,漏极分别连接至三极管U1、电阻R3和电阻R4。
带隙基准电压产生模块112还包括运算放大器U0,运算放大器U0连接在第一镜像电流支路和第二镜像电流支路之间。运算放大器U0的两个输入端分别连接PMOS晶体管PM3和PMOS晶体管PM4的漏极,输出端连接至PMOS晶体管PM3、PMOS晶体管PM4和PMOS晶体管PM5的栅极。
带隙基准电压产生模块112的三极管U1和三极管U2的基极相互连接且接地,且三极管U3的基极也接地。优选地,三极管U1、三极管U2和三极管U3均为PNP型晶体管,则三极管U1、三极管U2和三极管U3的发射极分别连接PMOS晶体管PM3的漏极、电阻R3和电阻R4,集电极均接地。优选地,三极管U2的放大面积为三极管U1和三极管U3的N倍。
优选地,PMOS晶体管PM5和电阻R4之间的连接节点作为第二节点Q2,第二节点Q2输出第二控制信号。
图4b的电路在工作时,首先第一镜像电流支路和第二镜像电流支路上的两个PNP型三极管U1和U2的基射电压的电压差为ΔVbe,其中,ΔVbe=Vbe(U1)-Vbe(U2),流过电阻R3的第二支路电流为I2=ΔVbe/R3;电流I2再经过PMOS晶体管PM5镜像复制后,形成流过电阻R4的电流I3,相应地,第二节点Q2输出的电压为:Vbg=Vbe(U3)+ΔVbe*R4/R3,Vbg为带隙基准电压,作为第二控制信号提供给温度补偿模块113。
如图4c所示,温度补偿模块113例如包括:电压源S1,晶体管M1,晶体管M2,晶体管M3和电阻R1。晶体管M1的第一端连接电压源S1的输出端,第二端连接电阻R1,控制端接收第一控制信号;第二晶体管M2的第一端连接电压源S1的输入端,控制端连接电压源S1的输出端;晶体管M3第一端连接晶体管M2的第二端,第二端连接电阻R1和晶体管M1的第二端,控制端接收第二控制信号,电阻R1未与晶体管M3连接的一端接地,晶体管M2与晶体管M3的连接节点Q3输出初始电压Vreg。优选地,晶体管M1为NMOS晶体管,晶体管M2和晶体管M3为PMOS晶体管,进一步地,晶体管M1、晶体管M2和晶体管M3的第一极和第二极均分别为源极和漏极。
温度补偿模块113的晶体管M1和晶体管M3的栅极分别接收偏置电压Vb和带隙基准电压Vbg,并在节点Q3输出具有负温度系数的初始电压Vreg,对电荷泵的输出电压进行温度补偿。优选地,初始电压Vreg为带隙基准电压Vbg与晶体管M3的阈值电压Vth之和。关于初始电压Vreg的值,实际上Vreg=Vbg+Vgs(M3)(为简化忽略vdsat),由于晶体管M3的尺寸较大,流过的电流相对较小,所以Vgs(M3)≈Vth(M3),在一个芯片中,不同位置的晶体管的阈值差别不大,所以相互抵消是可行的,即初始电压Vreg=Vbg+Vth(M3)。带隙基准电压Vbg的温度系数小于0.1%,对输出电压的影响不大,主要是晶体管M3的阈值电压Vth带有负温度系数,所以初始电压Vreg也具有负温度系数。
优选地,温度补偿模块113可以理解为一个超级源跟随放大器,由电压源S1,功率晶体管M2,偏置晶体管M1,电阻R1和局部反馈晶体管M3构成,局部反馈控制输出电压Vreg,全部环路提供足够的环路增益。
综上,结合图2a-图4c,温度补偿模块113输出的带有负温度系数的初始电压为:Vreg=Vbg+Vth,式中,Vth是晶体管M3的阈值电压,现代芯片工艺,在同一个芯片上,晶体管的阈值电压Vth和MOS管的阈值电压Vth可以做到参数一致。由于电荷泵的输出电压为:Vout=n*(Vreg-Vth),所以最终经过级联升压模块130输出的电荷泵100的输出电压Vout为:Vout=n*((Vbg+Vth)-Vth)=n*Vbg,温度补偿模块113输出的初始电压Vreg与级联升压模块130中的晶体管的阈值电压Vth做差值,使输出电压Vout与Vth无关,即温度系数相互抵消,输出电压Vout只与带隙基准电压Vbg有关,而由于带隙基准电压Vbg的温度系数很小,所以最终得到温漂很小的输出电压Vout。
优选地,本实施例的线性稳压模块110中的温度补偿模块113中的晶体管M3的阈值电压Vth与级联单元131中的晶体管Mn’的阈值电压Vth以及常用二极管的导通电压Vth的参数一致,温度系数一致,所以温度系数相互抵消,电荷泵100的输出电压Vout不受温度影响。
图5示出根据本发明实施例的电荷泵的一个具体实施例的示意性电路图。图5为上述图2b和图4a-图4c的结合,为本发明电荷泵的一个优选实施例,其工作原理同上,不再赘述。
本发明提供的电荷泵,包括能提供具有负温度系数的初始电压的低压差线性稳压器(LDO),电荷泵级联单元中的晶体管的阈值电压Vth与低压差线性稳压器的输出管的阈值电压Vth的参数做到一致,初始电压的温度系数与电荷泵的级联升压模块内部的温度系数相互抵消,使电荷泵的输出电压只与带隙基准电压Vbg有关,而带隙基准电压Vbg的温度系数<0.1%,最终得到温漂很小的输出电压,使电荷泵的输出电压不受温度影响,减轻输出电压的温漂问题。
优选地,本发明实施例的电荷泵可以应用到例如MEMS麦克风中,提升麦克风灵敏度的温度稳定性。
上述实施例的电荷泵仅为本发明较佳的实施例,通过温度系数的相互抵消,得到温漂小的输出电压,但本发明的电荷泵结构不限于此。
在以上的描述中,对公知的结构要素和步骤并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解,可以通过各种技术手段,来实现相应的结构要素和步骤。另外,为了形成相同的结构要素,本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外,尽管在以上分别描述了各实施例,但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是,这些实施例仅仅是为了说明的目的,而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围,本领域技术人员可以做出多种替代和修改,这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (11)

1.一种电荷泵,其中,包括:
线性稳压模块,用于向所述电荷泵提供初始电压;
振荡器,与所述线性稳压模块相连接,用于向所述电荷泵提供时钟信号;以及
级联升压模块,包括多级串联连接的级联单元,所述级联升压模块接收所述初始电压,并根据所述时钟信号对所述级联单元进行充电,末级的所述级联单元提供所述电荷泵的输出电压,
所述初始电压的温度系数与所述级联升压模块内部的温度系数相互抵消,使所述输出电压不受温度影响。
2.根据权利要求1所述的电荷泵,其中,所述线性稳压模块包括:
偏置电压产生模块,用于产生偏置电压;
带隙基准电压产生模块,用于产生带隙基准电压;以及
温度补偿模块,接收所述偏置电压和所述带隙基准电压,并向所述级联升压模块输出与所述带隙基准电压相关的具有负温度系数的初始电压,所述负温度系数与所述级联升压模块内部的晶体管的温度系数相同,所述初始电压对所述电荷泵的输出电压进行温度补偿。
3.根据权利要求2所述的电荷泵,其中,所述温度补偿模块包括:
电压源;
第一晶体管,所述第一晶体管的第一端连接电压源的输出端,第二端连接第一电阻,控制端接收所述第一控制信号;
第二晶体管,第一端连接所述电压源的输入端,控制端连接所述电压源的输出端;以及
第三晶体管,第一端连接所述第二晶体管的第二端,第二端连接所述第一电阻和所述第一晶体管的第二端,控制端接收所述第二控制信号,
所述第一电阻接地,所述第二晶体管与所述第三晶体管的连接节点输出初始电压,所述初始电压为所述带隙基准电压与所述第三晶体管的阈值电压之和。
4.根据权利要求3所述的电荷泵,其中,所述温度补偿模块的所述第一晶体管为NMOS晶体管,所述第二晶体管和所述第三晶体管为PMOS晶体管。
5.根据权利要求3所述的电荷泵,其中,每个所述级联单元均包括至少一个晶体管和至少一个电容,多级所述级联单元的多个所述晶体管依次串联连接在输入端和输出端之间,每个所述电容的第一端连接在相邻两个所述晶体管之间,第二端连接到所述振荡器上。
6.根据权利要求5所述的电荷泵,其中,所述振荡器从所述线性稳压模块接收供电电压,并向多个所述级联单元依次输出非重叠的第一时钟信号和第二时钟信号。
7.根据权利要求6所述的电荷泵,其中,所述振荡器将所述第一时钟信号和所述第二时钟信号分别提供给奇数极的所述电容和偶数极的所述电容,所述第一时钟信号和所述第二时钟信号均为电压脉冲。
8.根据权利要求5所述的电荷泵,其中,多个所述级联单元的多个所述晶体管属于相同的类型,参数相同,所述电荷泵的输出电压为所述初始电压与一个所述晶体管的阈值电压的差值的N倍,N为所述级联单元的级数。
9.根据权利要求8所述的电荷泵,其中,所述级联单元中的所述晶体管两端的电压具有负温度系数,且所述温度补偿模块中的所述第三晶体管的阈值电压与所述级联单元中的所述晶体管的阈值电压的温度系数一致,所以所述初始电压的温度系数与所述晶体管的温度系数相互抵消。
10.根据权利要求5所述的电荷泵,其中,所述电容包括金属电容器、多晶硅-多晶硅电容器或者MOS电容器。
11.根据权利要5所述的电荷泵,其中,所述级联升压模块还包括:二极管,阳极连接末级的所述级联单元的所述晶体管,阴极连接所述电荷泵的输出端。
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