CN109842291B - 一种电荷泵电路及nor flash - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电荷泵电路及NOR FLASH，电荷泵电路包括电荷泵、运算放大器、振荡器、第一时钟驱动模块和第一分压模块，还包括第二分压模块和时钟调节模块，第二分压模块的输入端与电荷泵电路的电源提供端相连，对电荷泵电路的电源电压进行分压，并输出互不相等的至少一个电压；时钟调节模块的一输入端与运算放大器的反相输入端相连，其它输入端分别与第二分压模块的各电压输出端相连，输出端分别与第一时钟驱动模块的输出端和电荷泵的时钟输入端相连，根据至少一个电压和运算放大器的反相输入端电压调节电荷泵的时钟，以使电荷泵的驱动能力维持稳定。本发明能在电源电压变化时，使电荷泵的驱动能力和电荷泵电路输出电压的纹波维持稳定。

Description

一种电荷泵电路及NOR FLASH

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，特别是涉及一种电荷泵电路和一种NOR FLASH。

背景技术

在NOR FLASH(闪存)中，高压的应用非常多，NOR FLASH所需的高压通常由PUMP(电荷泵)电路提供。

传统的PUMP电路如图1所示，该PUMP电路包括一个用于产生高压的PUMP’，一个用于检测高压的电阻串，一个运算放大器op1’，以及一个振荡器OSC’。

传统的PUMP电路存在以下缺点：PUMP电路的驱动能力会随电源电压的升高而升高，导致PUMP电路输出电压的纹波也随电源电压的升高而升高，无法适用于对纹波要求严格的情况。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种电荷泵电路和一种NORFLASH，以解决传统的PUMP电路存在驱动能力和输出电压的纹波随电源电压的升高而升高的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种电荷泵电路，所述电荷泵电路包括电荷泵、运算放大器、振荡器、第一时钟驱动模块和第一分压模块，所述电荷泵电路还包括第二分压模块和时钟调节模块，其中，

所述第二分压模块的输入端与所述电荷泵电路的电源提供端相连，所述第二分压模块用于对所述电荷泵电路的电源电压进行分压，并输出互不相等的至少一个电压；

所述时钟调节模块的一输入端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述时钟调节模块的其它输入端分别与所述第二分压模块的各电压输出端相连，所述时钟调节模块的输出端分别与所述第一时钟驱动模块的输出端和所述电荷泵的时钟输入端相连，所述时钟调节模块用于根据所述至少一个电压和所述运算放大器的反相输入端电压调节所述电荷泵的时钟，以使所述电荷泵的驱动能力维持稳定。

可选地，所述时钟调节模块包括与所述至少一个电压一一对应的至少一个时钟调节单元，每个所述时钟调节单元包括：

比较器，所述比较器的同相输入端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述比较器的反相输入端与所述至少一个电压中对应电压的输出端相连，所述比较器用于对所述运算放大器的反相输入端电压和所述至少一个电压中对应电压进行比较；

第二时钟驱动模块，所述第二时钟驱动模块的电源端与所述比较器的输出端相连，所述第二时钟驱动模块的输入端与所述振荡器的输出端相连，所述第二时钟驱动模块的输出端分别与所述第一时钟驱动模块的输出端、至少一个时钟调节单元中其它时钟调节单元的输出端、所述电荷泵的时钟输入端相连，所述第二时钟驱动模块用于驱动所述电荷泵。

可选地，所述第二时钟驱动模块包括第一反相器和第二反相器，所述第一时钟驱动模块包括第三反相器和第四反相器，其中，

所述第一反相器的输入端与所述振荡器的输出端相连，所述第一反相器的电源端与所述比较器的输出端相连，所述第一反相器的输出端分别与至少一个时钟调节单元中其它第一反相器的输出端、所述第三反相器的输出端、所述电荷泵的第一时钟输入端相连；

所述第二反相器的输入端与所述第一反相器的输出端相连，所述第二反相器的电源端与所述比较器的输出端相连，所述第二反相器的输出端分别与至少一个时钟调节单元中其它第二反相器的输出端、所述第四反相器的输出端、所述电荷泵的第二时钟输入端相连。

可选地，所述第一反相器的驱动能力和所述第二反相器的驱动能力可调。

可选地，所述第三反相器的输入端与所述振荡器的输出端相连，所述第三反相器的输出端与所述电荷泵的第一时钟输入端相连；

所述第四反相器的输入端与所述第三反相器的输出端相连，所述第四反相器的输出端与所述电荷泵的第二时钟输入端相连。

可选地，所述第三反相器的驱动能力小于所述第一反相器的驱动能力。

可选地，所述第四反相器的驱动能力小于所述第二反相器的驱动能力。

可选地，所述第二分压模块包括：

至少两个串联的电阻单元，所述至少两个串联的电阻单元的一端与所述电荷泵电路的电源提供端相连，所述至少两个串联的电阻单元的另一端接地，所述至少两个串联的电阻单元中相邻两个电阻单元之间的节点输出所述至少一个电压中的一个电压。

可选地，所述第二分压模块包括：

至少两个串联的二极管单元，所述至少两个串联的二极管单元的一端与所述电荷泵电路的电源提供端相连，所述至少两个串联的二极管单元的另一端接地，所述至少两个串联的二极管单元中相邻两个二极管单元之间的节点输出所述至少一个电压中的一个电压。

为了解决上述问题，本发明实施例还公开了一种NOR FLASH，包括所述的电荷泵电路。

本发明实施例包括以下优点：在电荷泵电路中增加第二分压模块和时钟调节模块，设置第二分压模块的输入端与电荷泵电路的电源提供端相连，第二分压模块用于对电荷泵电路的电源电压进行分压，并输出互不相等的至少一个电压，以及设置时钟调节模块的一输入端与运算放大器的反相输入端相连，时钟调节模块的其它输入端分别与第二分压模块的各电压输出端相连，时钟调节模块的输出端分别与第一时钟驱动模块的输出端和电荷泵的时钟输入端相连，时钟调节模块用于根据至少一个电压和运算放大器的反相输入端电压调节电荷泵的时钟，以使电荷泵的驱动能力维持稳定。这样，在电荷泵电路的电源电压变化(升高或降低)时，时钟调节模块可以逐渐调节电荷泵的时钟，使得电荷泵的驱动能力维持稳定，进而使电荷泵电路输出电压的纹波也维持稳定，电荷泵电路的应用范围更广。

附图说明

图1是传统的PUMP电路的结构示意图；

图2是本发明的一种电荷泵电路实施例的结构框图；

图3是本发明的一种电荷泵电路实施例的结构示意图；

图4是本发明的一种电荷泵电路实施例和传统的PUMP电路在电源电压升高时电荷泵的驱动能力的仿真波形图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

参照图2，其示出了本发明的一种电荷泵电路实施例的结构框图，该电荷泵电路包括电荷泵1、运算放大器2、振荡器3、第一时钟驱动模块4和第一分压模块5，该电荷泵电路具体还可以包括如下模块：第二分压模块6和时钟调节模块7，其中，第二分压模块6的输入端与电荷泵电路的电源提供端相连，电荷泵电路的电源提供端提供电源电压vdd，第二分压模块6用于对电荷泵电路的电源电压vdd进行分压，并输出互不相等的至少一个电压(电压vdd1、……、电压vddN，N为大于1或等于1的整数)；时钟调节模块7的一输入端与运算放大器2的反相输入端相连，时钟调节模块7的其它输入端分别与第二分压模块6的各电压输出端相连，时钟调节模块7的输出端分别与第一时钟驱动模块4的输出端和电荷泵1的时钟输入端相连，时钟调节模块7用于根据至少一个电压和运算放大器2的反相输入端电压vdiv调节电荷泵1的时钟，以使电荷泵1的驱动能力维持稳定。其中，电荷泵1、运算放大器2、振荡器3、第一时钟驱动模块4和第一分压模块5可以采用现有的电荷泵、运算放大器、振荡器、第一时钟驱动模块和第一分压模块，运算放大器2的反相输入端与第一分压模块5的输出端相连，运算放大器2的同相输入端连接参考电压vref。

这样，在电荷泵电路的电源电压vdd变化(升高或降低)时，时钟调节模块7可以逐渐调节电荷泵1的时钟，使得电荷泵1的驱动能力维持稳定，进而使电荷泵电路输出电压的纹波也维持稳定，电荷泵电路的应用范围更广。

可选地，在本发明的一个实施例中，参照图3，时钟调节模块7可以包括与至少一个电压一一对应的至少一个时钟调节单元71，每个时钟调节单元71可以包括：比较器72，比较器72的同相输入端与运算放大器2的反相输入端相连，比较器72的反相输入端与至少一个电压中对应电压的输出端相连，比较器72用于对运算放大器2的反相输入端电压vdiv和至少一个电压中对应电压进行比较；第二时钟驱动模块73，第二时钟驱动模块73的电源端与比较器72的输出端相连，第二时钟驱动模块73的输入端与振荡器3的输出端相连，第二时钟驱动模块73的输出端分别与第一时钟驱动模块4的输出端、至少一个时钟调节单元71中其它时钟调节单元71的输出端、电荷泵1的时钟输入端相连，第二时钟驱动模块73用于驱动电荷泵1。这样，在电荷泵电路的电源电压vdd变化(升高或降低)时，时钟调节模块7可以逐级调节电荷泵1的时钟，使得电荷泵1的驱动能力维持稳定。

可选地，在本发明的一个实施例中，参照图3，第二时钟驱动模块73可以包括第一反相器74和第二反相器75，第一时钟驱动模块4可以包括第三反相器41和第四反相器42，其中，第一反相器74的输入端与振荡器3的输出端相连，第一反相器74的电源端与比较器72的输出端相连，第一反相器74的输出端分别与至少一个时钟调节单元71中其它第一反相器74的输出端、第三反相器41的输出端、电荷泵1的第一时钟输入端相连；第二反相器75，第二反相器75的输入端与第一反相器74的输出端相连，第二反相器75的电源端与比较器72的输出端相连，第二反相器75的输出端分别与至少一个时钟调节单元71中其它第二反相器75的输出端、第四反相器42的输出端、电荷泵1的第二时钟输入端相连。可选地，第一反相器74的驱动能力和第二反相器75的驱动能力可调，以便于调节电荷泵1的驱动能力恢复稳定的时间。

图3中，至少一个电压为3个电压，分别为电压vdd1、电压vdd2和电压vdd3，电压vdd1<电压vdd2<电压vdd3。至少一个时钟调节单元71为3个时钟调节单元71，其中，3个时钟调节单元71中的第一时钟调节单元包括比较器com1、反相器inv1、反相器inv2，比较器com1与电压vdd3对应；3个时钟调节单元71中的第二时钟调节单元包括比较器com2、反相器inv3、反相器inv4，比较器com2与电压vdd2对应；3个时钟调节单元71中的第三时钟调节单元包括比较器com3、反相器inv5、反相器inv6，比较器com3与电压vdd1对应。

可选地，在本发明的一个实施例中，参照图3，第三反相器41的输入端与振荡器3的输出端相连，第三反相器41的输出端与电荷泵1的第一时钟输入端相连；第四反相器42的输入端与第三反相器41的输出端相连，第四反相器42的输出端与电荷泵1的第二时钟输入端相连。可选地，第三反相器41的驱动能力小于第一反相器74的驱动能力，以便于有效缩短电荷泵1的驱动能力恢复稳定的时间。可选地，第四反相器42的驱动能力小于第二反相器75的驱动能力，以便于有效缩短电荷泵1的驱动能力恢复稳定的时间。

可选地，至少一个电压中任两个电压之间的差值可以相等或不相等。

可选地，在本发明的一个实施例中，参照图3，第二分压模块6可以包括：至少两个串联的电阻单元61，至少两个串联的电阻单元61的一端与电荷泵电路的电源提供端相连，至少两个串联的电阻单元61的另一端接地，至少两个串联的电阻单元61中相邻两个电阻单元61之间的节点输出至少一个电压中的一个电压。其中，每个电阻单元61可以包括一个电阻或多个串联的电阻。图3中，至少两个串联的电阻单元61包括4个串联的电阻单元61，每个电阻单元61包括一个电阻R。

可选地，第二分压模块6可以包括：至少两个串联的二极管单元，至少两个串联的二极管单元的一端与电荷泵电路的电源提供端相连，至少两个串联的二极管单元的另一端接地，至少两个串联的二极管单元中相邻两个二极管单元之间的节点输出至少一个电压中的一个电压。其中，每个二极管单元可以包括一个二极管或多个串联的二极管。

图3中电荷泵电路的工作原理为：当电荷泵电路的电源电压vdd较低的时候，电压vdd1、电压vdd2和电压vdd3都小于运算放大器2的反相输入端电压vdiv，此时，经过比较器com1、比较器com2和比较器com3的比较，反相器inv1、反相器inv2、反相器inv3、反相器inv4、反相器inv5、反相器inv6全部进行工作，反相器inv7(即第三反相器41)、反相器inv8(即第四反相器42)也在进行工作，此时，电荷泵1的第一时钟输入端时钟信号clk和电荷泵1的第二时钟输入端时钟信号clkb的驱动能力最强，使电荷泵1的驱动能力在低压的时候不会下降太多，维持在稳定状态。当电荷泵电路的电源电压vdd继续升高时，电压vdd3首先会大于运算放大器2的反相输入端电压vdiv，反相器inv1和反相器inv2停止工作；之后电压vdd2会大于运算放大器2的反相输入端电压vdiv，反相器inv3和反相器inv4停止工作；最后当电源电压vdd升高到最大值的时候，电压vdd1会大于运算放大器2的反相输入端电压vdiv，反相器inv5和反相器inv6停止工作，仅反相器inv7和反相器inv8工作；上述过程中，电荷泵1的第一时钟输入端时钟信号clk和电荷泵1的第二时钟输入端时钟信号clkb的驱动能力逐级减弱，使电荷泵1的驱动能力在电源电压vdd升高的时候不会上升太多。在电源电压vdd降低时，电荷泵电路的工作过程类似，不再赘述。

图3中电荷泵电路和传统的PUMP电路，在电荷泵电路的电源电压vdd升高时电荷泵的驱动能力的仿真波形如图4所示。图4中，a为传统的PUMP电路中电荷泵的驱动能力的仿真波形，b为图3中电荷泵电路中电荷泵1的驱动能力的仿真波形。从图4可以看出，传统的PUMP电路中电荷泵的驱动能力随电源电压升高而升高，图3中电荷泵电路中电荷泵1的驱动能力随电源电压vdd升高基本维持稳定。

综上，本发明实施例的电荷泵电路，在电荷泵电路的电源电压vdd低的时候，电荷泵1的时钟的驱动能力最大，在电荷泵电路的电源电压vdd高的时候，电荷泵1的时钟的驱动能力最小，从而使电荷泵1的驱动能力和输出电压的纹波维持稳定。

本发明实施例的电荷泵电路包括以下优点：在电荷泵电路中增加第二分压模块和时钟调节模块，设置第二分压模块的输入端与电荷泵电路的电源提供端相连，第二分压模块用于对电荷泵电路的电源电压进行分压，并输出互不相等的至少一个电压，以及设置时钟调节模块的一输入端与运算放大器的反相输入端相连，时钟调节模块的其它输入端分别与第二分压模块的各电压输出端相连，时钟调节模块的输出端分别与第一时钟驱动模块的输出端和电荷泵的时钟输入端相连，时钟调节模块用于根据至少一个电压和运算放大器的反相输入端电压调节电荷泵的时钟，以使电荷泵的驱动能力维持稳定。这样，在电荷泵电路的电源电压变化(升高或降低)时，时钟调节模块可以逐渐调节电荷泵的时钟，使得电荷泵的驱动能力维持稳定，进而使电荷泵电路输出电压的纹波也维持稳定，电荷泵电路的应用范围更广。

本发明实施例还公开了一种NOR FLASH，包括上述的电荷泵电路。

本发明实施例的NOR FLASH包括以下优点：在电荷泵电路中增加第二分压模块和时钟调节模块，设置第二分压模块的输入端与电荷泵电路的电源提供端相连，第二分压模块用于对电荷泵电路的电源电压进行分压，并输出互不相等的至少一个电压，以及设置时钟调节模块的一输入端与运算放大器的反相输入端相连，时钟调节模块的其它输入端分别与第二分压模块的各电压输出端相连，时钟调节模块的输出端分别与第一时钟驱动模块的输出端和电荷泵的时钟输入端相连，时钟调节模块用于根据至少一个电压和运算放大器的反相输入端电压调节电荷泵的时钟，以使电荷泵的驱动能力维持稳定。这样，在电荷泵电路的电源电压变化(升高或降低)时，时钟调节模块可以逐渐调节电荷泵的时钟，使得电荷泵的驱动能力维持稳定，进而使电荷泵电路输出电压的纹波也维持稳定，电荷泵电路的应用范围更广。

对于NOR FLASH实施例而言，由于其包括上述的电荷泵电路，所以描述的比较简单，相关之处参见电荷泵电路实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种电荷泵电路和一种NORFLASH，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路包括电荷泵、运算放大器、振荡器、第一时钟驱动模块和第一分压模块，所述电荷泵电路还包括第二分压模块和时钟调节模块，其中，

所述第一分压模块的输入端与所述电荷泵的输出端相连，所述第一分压模块的输出端分别与所述运算放大器的反相输入端和所述时钟调节模块的输入端相连；

所述第二分压模块的输入端与所述电荷泵电路的电源提供端相连，所述第二分压模块用于对所述电荷泵电路的电源电压进行分压，并输出互不相等的至少一个电压；

所述时钟调节模块的一输入端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述时钟调节模块的其它输入端分别与所述第二分压模块的各电压输出端相连，所述时钟调节模块的输出端分别与所述第一时钟驱动模块的输出端和所述电荷泵的时钟输入端相连，所述时钟调节模块用于根据所述至少一个电压和所述运算放大器的反相输入端电压调节所述电荷泵的时钟，以使所述电荷泵的驱动能力维持稳定；

所述时钟调节模块包括至少一个时钟调节单元，所述时钟调节单元包括第二时 钟驱动模块和比较器，所述第二时钟驱动模块包括第一反相器和第二反相器，其中，所述第一反相器的驱动能力和所述第二反相器的驱动能力可调，用于调节电荷泵的驱动能力恢复稳定的时间；

所述振荡器的输入端与所述运算放大器的输出端相连，所述振荡器的输出端分别与所述第一时钟驱动模块的输入端和所述第二时钟驱动模块的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，

所述比较器的同相输入端与所述运算放大器的反相输入端相连，所述比较器的反相输入端与所述至少一个电压中对应电压的输出端相连，所述比较器用于对所述运算放大器的反相输入端电压和所述至少一个电压中对应电压进行比较；

所述第二时钟驱动模块的电源端与所述比较器的输出端相连，所述第二时钟驱动模块的输入端与所述振荡器的输出端相连，所述第二时钟驱动模块的输出端分别与所述第一时钟驱动模块的输出端、至少一个时钟调节单元中其它时钟调节单元的输出端、所述电荷泵的时钟输入端相连，所述第二时钟驱动模块用于驱动所述电荷泵。

3.根据权利要求2所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第二时钟驱动模块包括第一反相器和第二反相器，所述第一时钟驱动模块包括第三反相器和第四反相器，其中，

所述第一反相器的输入端与所述振荡器的输出端相连，所述第一反相器的电源端与所述比较器的输出端相连，所述第一反相器的输出端分别与至少一个时钟调节单元中其它第一反相器的输出端、所述第三反相器的输出端、所述电荷泵的第一时钟输入端相连；

所述第二反相器的输入端与所述第一反相器的输出端相连，所述第二反相器的电源端与所述比较器的输出端相连，所述第二反相器的输出端分别与至少一个时钟调节单元中其它第二反相器的输出端、所述第四反相器的输出端、所述电荷泵的第二时钟输入端相连。

4.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其特征在于，

所述第三反相器的输入端与所述振荡器的输出端相连，所述第三反相器的输出端与所述电荷泵的第一时钟输入端相连；

所述第四反相器的输入端与所述第三反相器的输出端相连，所述第四反相器的输出端与所述电荷泵的第二时钟输入端相连。

5.根据权利要求3或4所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第三反相器的驱动能力小于所述第一反相器的驱动能力。

6.根据权利要求3或4所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第四反相器的驱动能力小于所述第二反相器的驱动能力。

7.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第二分压模块包括：

至少两个串联的电阻单元，所述至少两个串联的电阻单元的一端与所述电荷泵电路的电源提供端相连，所述至少两个串联的电阻单元的另一端接地，所述至少两个串联的电阻单元中相邻两个电阻单元之间的节点输出所述至少一个电压中的一个电压。

8.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述第二分压模块包括：

至少两个串联的二极管单元，所述至少两个串联的二极管单元的一端与所述电荷泵电路的电源提供端相连，所述至少两个串联的二极管单元的另一端接地，所述至少两个串联的二极管单元中相邻两个二极管单元之间的节点输出所述至少一个电压中的一个电压。

9.一种NOR FLASH，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的电荷泵电路。

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