CN109102832B - 一种负向电压传输电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种负向电压传输电路，属于集成电路技术领域。所述负向电压传输电路包括核心传输电路、负压检测电路、可变电源控制电路和两个控制信号Ctr1、Ctr2。其中核心传输电路的正向电压连接可变电源控制电路的输出信号；负压检测电路的输出信号作为可变电源控制电路的输入信号；可变电源控制电路的两个输出信号分别作为核心传输电路的输入信号和两个或非门的公共控制信号。通过引入一个负压检测电路实现对被传输负向电压值的实时检测；通过可变电源控制电路来切换核心传输电路的正向电压；在保证负向电压可控传输的情况下，进一步降低了对传输负向电压的MOS器件的耐压要求。

Description

一种负向电压传输电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种负向电压传输电路。
背景技术
随着非易失性存储器技术的发展，Flash或作为独立存储器、或作为内嵌存储IP，是目前应用最为广泛的非易失性存储技术。众所周知，Flash是通过热电子发射机理来实现对存储单元的浮栅电荷的收集和释放；通常在flash芯片内部设计有正、负电荷泵电路来产生足够高的电压差，以达到热电子发射的条件，其中涉及到负向电压的传输。相较而言，正向电压传输技术已经比较成熟，而由于受到芯片P型沉底、MOS管栅氧化层厚度等工艺条件的限制，负向电压传输一直都是一个难题。
图1中所示为传统的负向电压传输电路结构，采用2个高压PMOS管(MP1、MP2)和4个高压NMOS管(MN1、MN2、MN3、MN4)来实现对指令信号的锁定和电压传输。但这种电路结构存在一个缺点：对MOS管(PMOS管和NMOS管)的耐压要求较高，MOS管的耐压必须大于电源电压与负向电压绝对值之和。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负向电压传输电路，以解决现有的负向电压传输电路对MOS管的耐压要求高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种负向电压传输电路，包括核心传输电路、负压检测电路、可变电源控制电路和两个控制信号Ctr1、Ctr2；其中，
控制信号Ctr1输入第一或非门NOR1的第一输入端，所述第一或非门NOR1的输出端同时接第三NMOS管MN3的漏端和第二或非门NOR2的第一输入端，所述第二或非门NOR2的输出端接第四NMOS管MN4的漏端；
控制信号Ctr2经过非门后输入第一与门AND1的第一输入端，所述第一与门AND1的输出端同时接第三PMOS管MP3的栅极和第五NMOS管MN5的栅极，所述第三PMOS管MP3的漏端和第五NMOS管MN5的漏端同时接所述负压检测电路的输入端和所述第三NMOS管MN3的栅端和所述第四NMOS管MN4的栅端，所述负压检测电路的输出端同时接所述第三PMOS管MP3的源端、所述第一与门AND1的第二输入端和所述可变电源控制电路的输入端，所述可变电源控制电路的输出端输出的信号作为所述核心传输电路的正向电压。
可选的，所述负压检测电路包括比较器和施密特触发器。
可选的，所述可变电源控制电路包括第一反相器INV1和第二反相器INV2，所述第一反相器INV1的输入端接所述负压检测电路的输出端，所述第一反相器INV1的输出端同时接所述第二反相器INV2的输入端、所述第一或非门NOR1的第二输入端和所述第二或非门NOR2的第二输入端。
可选的，所述核心传输电路包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2；其中，
所述第一PMOS管MP1栅端接所述第二PMOS管MP2的漏端，所述第二PMOS管MP2的栅端接所述第一PMOS管MP1的漏端；所述第一PMOS管MP1漏端与所述第一NMOS管MN1的漏端相连，所述第二PMOS管MP2的漏端与所述第二NMOS管MN2的漏端相连；所述第一NMOS管MN1的栅端接所述第二NMOS管MN2的漏端，所述第二NMOS管MN2的栅端接所述第一NMOS管MN1的漏端；所述第一PMOS管MP1的源端和所述第二PMOS管MP2的源端互连，并接所述可变电源控制电路的输出端，所述第一NMOS管MN1的源端和所述第二NMOS管MN2的源端互连，并接负向电压Vneg。
可选的，所述第三NMOS管MN3的源端接所述第一PMOS管MP1的漏端和所述第一NMOS管MN1的漏端，所述第四NMOS管MN4的源端接所述第二PMOS管MP2的漏端和所述第二NMOS管MN2的漏端。
可选的，所述第五NMOS管MN5的源端接所述负向电压Vneg。
可选的，所述负向电压传输电路的输出端Vout接所述第一PMOS管MP1的漏端和所述第一NMOS管MN1的漏端。
在本发明中提供了一种负向电压传输电路，包括核心传输电路、负压检测电路、可变电源控制电路和两个控制信号Ctr1、Ctr2。其中核心传输电路的正向电压连接可变电源控制电路的输出信号；负压检测电路的输出信号作为可变电源控制电路的输入信号；可变电源控制电路的两个输出信号分别作为核心传输电路的输入信号和两个或非门的公共控制信号。新增加的负压检测电路可实时检测负向电压值，当负向电压达到比较阈值后，可变电源控制电路发生跳变，核心传输电路的正向偏置电压由电源电压变为零电平，在保证可控负向电压传输的前提下，进一步降低了传输负压的MOS管的击穿电压。
附图说明
图1是传统的负向电压传输电路的结构示意图；
图2是本发明提供的负向电压传输电路的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种负向电压传输电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种负向电压传输电路，其结构如图2所示。所述负向电压传输电路包括核心传输电路、负压检测电路、可变电源控制电路和两个控制信号Ctr1、Ctr2。
具体的，请参阅图2，控制信号Ctr1输入第一或非门NOR1的第一输入端，所述第一或非门NOR1的输出端同时接第三NMOS管MN3的漏端和第二或非门NOR2的第一输入端，所述第二或非门NOR2的输出端接第四NMOS管MN4的漏端；控制信号Ctr2经过非门后输入第一与门AND1的第一输入端，所述第一与门AND1的输出端同时接第三PMOS管MP3的栅极和第五NMOS管MN5的栅极，所述第三PMOS管MP3的漏端和第五NMOS管MN5的漏端相连同时输出Vsw信号至所述负压检测电路的输入端和所述第三NMOS管MN3的栅端和所述第四NMOS管MN4的栅端，所述负压检测电路的输出端输出Vp信号至所述第三PMOS管MP3的源端、所述第一与门AND1的第二输入端和所述可变电源控制电路的输入端，所述可变电源控制电路的输出端输出的信号Vpp作为所述核心传输电路的正向电压。
具体的，所述负压检测电路包括比较器和施密特触发器。所述可变电源控制电路包括第一反相器INV1和第二反相器INV2，所述第一反相器INV1的输入端接所述负压检测电路的输出端输出的Vp信号，所述第一反相器INV1的输出端输出Vn信号至所述第二反相器INV2的输入端、所述第一或非门NOR1的第二输入端和所述第二或非门NOR2的第二输入端。所述核心传输电路包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2；其中，所述第一PMOS管MP1栅端接所述第二PMOS管MP2的漏端，所述第二PMOS管MP2的栅端接所述第一PMOS管MP1的漏端；所述第一PMOS管MP1漏端与所述第一NMOS管MN1的漏端相连，所述第二PMOS管MP2的漏端与所述第二NMOS管MN2的漏端相连；所述第一NMOS管MN1的栅端接所述第二NMOS管MN2的漏端，所述第二NMOS管MN2的栅端接所述第一NMOS管MN1的漏端；所述第一PMOS管MP1的源端和所述第二PMOS管MP2的源端互连，并接所述可变电源控制电路的输出端，所述第一NMOS管MN1的源端和所述第二NMOS管MN2的源端互连，并接负向电压Vneg。所述负向电压传输电路的输出端Vout接所述第一PMOS管MP1的漏端和所述第一NMOS管MN1的漏端。
进一步的，所述第三NMOS管MN3的源端接所述第一PMOS管MP1的漏端和所述第一NMOS管MN1的漏端，所述第四NMOS管MN4的源端接所述第二PMOS管MP2的漏端和所述第二NMOS管MN2的漏端。所述第五NMOS管MN5的源端接所述负向电压Vneg。
本发明实施例一提供的负向电压传输电路的工作原理如下：
第一步：初始状态下，控制信号Ctr1为低电平、控制信号Ctr2为高电平、负向电压Vneg为地电平，则输出信号Vsw、Vp、Vpp均为高电平，信号Vn为低电平，此时第三PMOS管MP3导通、第五NMOS管MN5关闭，第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4导通，此时信号Vpp经由第一PMOS管MP1传输到输出端Vout；
第二步：控制信号Ctr1从低电平跳变到高电平，控制信号Ctr1经由第一或非门NOR1、第二或非门NOR2将负压传输指令锁存在第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2组成的锁存器中，此时负向电压Vneg经由第一NMOS管MN1传输到输出端Vout，当前处于负压传输状态，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4承受的耐压极限为Vneg+Vpp；
第三步：Vneg由地电平逐渐变为负向电压，当Vneg电压值大于一个NMOS管的开启电压时，第五NMOS管MN5开启，信号Vsw与Vneg相连通，随着Vneg进一步降低到负压检测电路的翻转阈值Vtn时(Vtn通常设置在-1.5V～-2.5V)，负压检测电路的输出信号Vp从高电平跳变为电平，经由可变电源控制电路，信号Vn变为高电平、信号Vpp变为低电平。此时核心传输装置的输出端Vout仍然与Vneg相连通，但信号Vpp已变为低电平，第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4承受的耐压极限为Vneg。
通过上述分析，本发明的一种负向电压传输电路，通过新增负压检测电路、可变电源控制电路及，实现核心传输电路的正向偏置电压由高电平变为低电平，在保证负向电压可控传输的前提下，将NMOS管、PMOS管的承受耐压从Vneg+Vpp减小到Vneg，从而降低了对传输MOS管(包括NMOS管和PMOS管)的耐电压要求。
在本发明中，“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。在本发明中“高电平”代表芯片中的数字电源，在本发明中“低电平”代表芯片中的数字地，在本发明中“地电平”代表芯片中的模拟地。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种负向电压传输电路，其特征在于，包括核心传输电路、负压检测电路、可变电源控制电路和两个控制信号Ctr1、Ctr2；其中，
控制信号Ctr1输入第一或非门NOR1的第一输入端，所述第一或非门NOR1的输出端同时接第三NMOS管MN3的漏端和第二或非门NOR2的第一输入端，所述第二或非门NOR2的输出端接第四NMOS管MN4的漏端；
控制信号Ctr2经过非门后输入第一与门AND1的第一输入端，所述第一与门AND1的输出端同时接第三PMOS管MP3的栅极和第五NMOS管MN5的栅极，所述第三PMOS管MP3的漏端和第五NMOS管MN5的漏端同时接所述负压检测电路的输入端和所述第三NMOS管MN3的栅端和所述第四NMOS管MN4的栅端，所述负压检测电路的输出端同时接所述第三PMOS管MP3的源端、所述第一与门AND1的第二输入端和所述可变电源控制电路的输入端，所述可变电源控制电路的输出端输出的信号作为所述核心传输电路的正向电压。
2.如权利要求1所述的负向电压传输电路，其特征在于，所述负压检测电路包括比较器和施密特触发器。
3.如权利要求2所述的负向电压传输电路，其特征在于，所述可变电源控制电路包括第一反相器INV1和第二反相器INV2，所述第一反相器INV1的输入端接所述负压检测电路的输出端，所述第一反相器INV1的输出端同时接所述第二反相器INV2的输入端、所述第一或非门NOR1的第二输入端和所述第二或非门NOR2的第二输入端。
4.如权利要求1所述的负向电压传输电路，其特征在于，所述核心传输电路包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2；其中，
所述第一PMOS管MP1栅端接所述第二PMOS管MP2的漏端，所述第二PMOS管MP2的栅端接所述第一PMOS管MP1的漏端；所述第一PMOS管MP1漏端与所述第一NMOS管MN1的漏端相连，所述第二PMOS管MP2的漏端与所述第二NMOS管MN2的漏端相连；所述第一NMOS管MN1的栅端接所述第二NMOS管MN2的漏端，所述第二NMOS管MN2的栅端接所述第一NMOS管MN1的漏端；所述第一PMOS管MP1的源端和所述第二PMOS管MP2的源端互连，并接所述可变电源控制电路的输出端，所述第一NMOS管MN1的源端和所述第二NMOS管MN2的源端互连，并接负向电压Vneg。
5.如权利要求4所述的负向电压传输电路，其特征在于，所述第三NMOS管MN3的源端接所述第一PMOS管MP1的漏端和所述第一NMOS管MN1的漏端，所述第四NMOS管MN4的源端接所述第二PMOS管MP2的漏端和所述第二NMOS管MN2的漏端。
6.如权利要求5所述的负向电压传输电路，其特征在于，所述第五NMOS管MN5的源端接所述负向电压Vneg。
7.如权利要求6所述的负向电压传输电路，其特征在于，所述负向电压传输电路的输出端Vout接所述第一PMOS管MP1的漏端和所述第一NMOS管MN1的漏端。
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