CN110299830A - 电压产生器 - Google Patents

电压产生器 Download PDF

Info

Publication number
CN110299830A
CN110299830A CN201910584274.2A CN201910584274A CN110299830A CN 110299830 A CN110299830 A CN 110299830A CN 201910584274 A CN201910584274 A CN 201910584274A CN 110299830 A CN110299830 A CN 110299830A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage generator
voltage
resistance
circuit
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910584274.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110299830B (zh
Inventor
陈智圣
彭天云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richwave Technology Corp
Original Assignee
Richwave Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richwave Technology Corp filed Critical Richwave Technology Corp
Publication of CN110299830A publication Critical patent/CN110299830A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110299830B publication Critical patent/CN110299830B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/10—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • H02M7/103—Containing passive elements (capacitively coupled) which are ordered in cascade on one source
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H02M3/073—Charge pumps of the Schenkel-type
    • H02M3/075—Charge pumps of the Schenkel-type including a plurality of stages and two sets of clock signals, one set for the odd and one set for the even numbered stages

Abstract

本发明公开了一种电压产生器，用于提供给电路兼顾速度和稳定度的电压。电压产生器包含振荡器、电荷泵、平滑电容、电阻及短路组件，电荷泵的输入端耦接于振荡器的输出端，电阻的第一端耦接于电荷泵的输出端，电阻的第二端耦接于平滑电容，短路组件与电阻并联，当短路组件被导通时，短路组件成为至少部分电阻的旁路，电压产生器用以经由平滑电容提供电压至射频开关，且于射频开关的切换期间内，振荡器的频率会增加。

Description

电压产生器
本申请是申请号为201510906075.0，发明名称为电压产生器，申请日为2015.12.09申请案的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种电压产生器，尤其涉及一种能够快速充电并可用以辅助相关电路的电压产生器。
背景技术
射频开关是许多有线及无线通信系统中重要的组成组件。固态射频开关可被应用在许多不同的通讯装置中，例如移动电话、无线呼叫器、无线基础设施、卫星通讯设备及有线电视设备。众所皆知，固态射频开关的效能可透过许多效能参数，包含介入损耗(insertion loss) 及开关隔离(switch isolation)，来衡量。不同的效能参数间常会彼此密切相关，在射频开关的设计中，被强调的任一效能参数常是以牺牲其他的效能参数为代价。在射频开关的设计中，其他重要的考虑因素还包括射频开关的积体化难易度、积体化程度、复杂度、良率、反射损耗(return loss)，当然还有制造成本。
其他与射频开关相关的效能特征还有功率承受能力和切换速度。当射频开关的功率承受能力较低时，射频开关可能会在输入信号强度过大时，无法将各个路径独立隔离开来。也就是说，输入信号之电压摆幅的峰对峰值可能会高到足以克服单一电晶体或复数个电晶体的反相偏压，因而在等效上使得原本应设定为截止状态(反相偏压状态)的单一电晶体或复数个电晶体被不预期地切换到导通状态，并在等效上破坏了射频开关切换路径的能力。切换速度与功率承受能力的关联在于，若切换速度不够快，则将使得既定的切换路径可能无法被足够快地隔离，因而造成所接收或发送的部分信号可能会不预期地出现在开关中未被选定的分支路径上。
发明内容
为了克服现有技术中存在的电压产生器提供给电路足够的电压的速度与稳定度难以兼顾的缺陷，本发明提供了一种兼顾电压速度与稳定度的电压产生器。
为了实现上述发明目的，本发明公开了一种电压产生器，该电压产生器包含振荡器、电荷泵(Charge Pump)、平滑电容(smoothing capacitor)、电阻及短路组件。振荡器具有输出端。电荷泵具有输入端及输出端，电荷泵的输入端耦接于振荡器的输出端。电阻具有第一端及第二端，电阻的第一端耦接于电荷泵的输出端，电阻的第二端耦接于平滑电容。短路组件与电阻并联，用以当短路组件被导通时，成为至少部分电阻的一旁路。电压产生器用以经由平滑电容提供电压至射频开关，且于射频开关的切换期间内，振荡器的频率会增加。
为了实现上述发明目的，本发明还公开了一种电压产生器，该电压产生器包含振荡器、电荷泵及平滑电容。振荡器具有输出端。电荷泵具有输入端及输出端，电荷泵的输入端耦接于振荡器的输出端。平滑电容耦接至电荷泵的输出端。电压产生器用以经由平滑电容提供电压至电路，在电路的转换期间，振荡器操作在第一频率，且在电路的非转换期间，振荡器操作在低于第一频率的第二频率。
与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案具有以下优点：第一、电路的转换期间以“较快的充电”速度对电压产生器的平滑电容进行充电；第二、电路的非转换期间以较慢的充电速度对电压产生器的平滑电容进行充电，此时会有较低的杂讯品质。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为本发明所提供的电压产生器的第一实施例的功能方块图；
图2为本发明所提供的电压产生器的第二实施例的功能方块图；
图3为图1及图2中电压产生器的部分组件的详细示意图；
图4为本发明所提供的电压产生器的另一个实施例的稳压器的示意图；
图5为本发明所提供的电压产生器的一实施例的反相模块的内部结构示意图；
图6为本发明所提供的电压产生器的一实施例的可切换式短路组件的电路图；
图7为本发明所提供的电压产生器的另一实施例的可切换式短路组件的电路图；
图8为本发明所提供的电压产生器的另一实施例的可切换式短路组件的电路图；
图9为本发明所提供的致能信号保持在高电位的情况下，输出电压随时间的变化图；
图10为本发明所提供的致能信号保持在低电位的情况下，输出电压随时间的变化图；
图11为本发明所提供的致能信号的电压随时间变化图；
图12为对应图11的致能信号所产生的输出电压随时间变化图；
图13为本发明所提供的电压产生器的一实施例的电子装置被切换至启动的过程或是预充电的状态中振荡器的频率变化、与输出电压对时间变化图；
图14为本发明所提供的电压产生器的一实施例的电子装置在操作状态中，欲切换射频开关所致能之路径时，输出电压对时间变化图；
图15为本发明所提供的电压产生器的一实施例的图16的射频开关的控制逻辑电路示意图；
图16为本发明所提供的电压产生器的一实施例的可被操作在快速充电状态及慢速充电状态的射频开关的示意图；
图17为图1或图2的电压产生器的部分组件电路图，用于说明致能信号如何应用于稳压器及可切换式短路组件；
图18至图23为图17的开关在不同状态下，输出电压随时间的变化图。
主要图示说明：
100、101 电压产生器
110 正缘/负缘触发电路
112 延迟电路
114 电压位准移位器
130 振荡器
135 时脉缓冲器
140 电荷泵
145 节点
150 可切换式短路组件
155 稳压器
160 偏压电流产生器
162、172(a)、172(b)、172(c)、172(d)、 电晶体
172(n)、M202、M204、M206、M208、
M210、M212、M220、M222、M224、
M226、M405、M410
170 反相模块
205、250、255、260、265、INV11、INV12 反相器
171(a)、171(b)、171(c)、171(d)、171(n)、 反相装置
INV1、INV2
R1 第一电阻
R2 第二电阻
R9、RI0、R11 电阻
C1 平滑电容
CS1、CS2、CSn 控制信号
EN 致能信号
Vref 参考电压
Vreg 稳定电压
Vout 输出电压
Iref、Iref1 偏压电流
VDD 电压
210 放大器
230、235 电流源
I1、I2 电流
fp、fn 频率
ts、td 时点
802、804、806、808 传输电晶体逻辑电路
850 逻辑电路
900 射频开关
Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3、Vctrl4 控制电压
Va1、Va2、Va3、Va4 传输电晶体控制信号
RF1、RF2 输入/输出端
RFC 射频共同电压端
SW1、SW2 开关
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
下面结合附图1-23详细说明本发明的具体实施例。
图1为本发明所提供的电压产生器100的第一实施例的功能方块图。如图1所示，电压产生器100包含用以响应控制信号CS1…CSn之正缘/负缘触发器110，正缘/负缘触发器110 可根据控制信号CS1…CSn的正缘或负缘产生致能信号EN。如同以下将于图15及图16中说明的，控制信号CS1…CSn可用以作为分别使射频开关中各个分支路径致能或失能的控制信号。本领域的普通技术人员应当知悉，本发明所描述的实施例能够强化如射频开关的切换效能。
在图1中，电压产生器100包含振荡器130(例如为环形振荡器)、时脉缓冲器135、电荷泵140、可切换式短路组件150(例如为电晶体)、第一电阻R1(即附加电阻)及第二电阻R2(即电阻)，第一电阻R1及第二电阻R2串联于电荷泵140的输出端及平滑电容C1之间。节点145 连接于第二电阻R2的第一端及平滑电容C1的一端，并可用以输出电压产生器100的输出电压Vout以提供电压至射频开关不同电晶体的闸极，并导通或截止射频开关中的信号路径(将于图15及图16中进一步说明)。输出电压Vout可为正电压(VPOS)或负电压(VNEG)。在部分实施例中，时脉缓冲器135可以用轨对轨放大器代替，或省略(如图2所示)。可切换式短路组件150可与第二电阻并联，在可切换式短路组件150导通时，可切换式短路组件150即可成为第二电阻R2的旁路或使第二电阻R2短路。如此一来，即可减少由第一电阻R1、第二电阻R2及平滑电容C1所组成的电阻电容时间常数(RC constant)。可切换式短路组件150的操作细节将在后面说明。
环形振荡器130可包含用以产生稳定电压Vreg的稳压器155、用以产生偏压电流Iref 的偏压电流产生器160及由复数个反相装置171(a)至171(n)所组成的反相模块170。
稳压器155所提供的电压及偏压电流产生器160所提供的电流可透过不同的电晶体172(a) 至172(n)分别输出电源至每一个反相装置171(a)至171(n)。电晶体172(a)至172(n)的闸极电压是由偏压电流Iref及操作在饱和区的电晶体162所产生。亦即，闸极电压会等于稳定电压Vreg减去电晶体162的闸极源极电压VGS，即Vreg-VGS。
致能信号EN会输出至可切换式短路组件150及振荡器130，并及至稳压器155、偏压电流产生器160及反相模块170。在部分实施例中，正缘/负缘触发器110会利用例如图15中的延迟电路，在一预定期间内，例如约为2微秒内，产生致能信号EN。也就是说，致能信号 EN可被视为一个瞬时的信号，并用以协助射频开关被切换至启动以进入一般操作模式，或协助射频开关在一般操作模式下由一模式被切换到另一模式的操作，亦即射频开关切换期间。
图2说明本发明所提供的电压产生器101的第二实施例的功能方块图。如图2所示，电压产生器101包含用以响应控制信号CS1…CSn的正缘/负缘触发器110，正缘/负缘触发器110 用以根据控制信号CS1…CSn的正缘或负缘产生致能信号EN。在此实施例中，电荷泵140的输入端耦接至振荡器130的输出端(而并未经由图1中所示的时脉缓冲器135)。图2中的电压产生器101除了可不包含时脉缓冲器135之外，电压产生器101与图1中的电压产生器100的主要差别在于，反相模块170至少包含两个反相装置171(a)及171(b)。致能信号EN控制了反相模块的尺寸大小，举例来说，致能信号EN可被用来选择具有不同大小闸极的电晶体，并藉此改变振荡器130的频率。
本发明实施例的一个目标是能够将平滑电容C1迅速充电到所需的电压，这个电压即可立即提供给整体电路中另一个组件的切换单元，使其成为正向或逆向偏压(亦即如图16所示)。也就是说，我们常会需要有一个高于(或低于)标称的电压来达到各种不同的目的，且要是能够快速产生这样的电压将会非常有帮助。
申言之，在本发明的实施例中，电压产生器101(举例来说)会操作在两种不同的状态。在第一状态中，例如为快速或预充电状态中，电压产生器101可使平滑电容C1快速充电至对于所选定的应用来说足够高或低的中介电压；在第二状态，例如为慢速充电状态中，电压产生器101会减少噪声，并进一步将平滑电容C1充电至更高的正电压(当输出电压Vout为正电压VPOS时)，或更低的负电压(当输出电压Vout为负电压VNEG时)。
在部分实施例中，如图13及图14所示，在第一状态，即快速充电状态中，平滑电容C1 会在2微秒内，从电压V1被充电至电压V2，而在第二状态，即慢速充电状态中，平滑电容C1会被进一步充电至电压V3，而电压V2可例如为0.9倍的电压V3，即0.9x V3。在输出正电压(VPOS)的情况下，电压V3会高于电压V2，且电压V2会高于电压V1，而在输出负电压(VNEG)的情况下，电压V3会低于电压V2，且电压V2会低于电压V1。
为了能够实现不同的状态，致能信号EN可以选择性地在第一状态，即快速充电状态时，被产生或被应用。而这个状态可如同先前所述，可维持在约2微秒左右的数量级。而预设状态可为第二状态，即慢速充电状态。
致能信号EN可在所需的时间区段内，应用在致能电压产生器101(或100)以产生所需电压的一个或多个组件上。
图3为本发明图1及图2实施例中电压产生器的部分组件的详细示意图。本领域的普通技术人员应当知悉在图3所说明的细节仅为示例性，而非用以限制本发明。本领域的普通技术人员还可能知悉其他的实施方法。
在图3中，稳压器155包含串接的电阻R9、R10及R11。电晶体M202和电阻R9、R10及R11提供了电压VDD到地端之间的路径。输入放大器210的一输入端可接收参考电压Vref，而放大器210的另一输入端则耦接至电阻R9及电阻R10之间的节点。电晶体204控制电阻 R10是否会被短路。也就是说，当致能信号EN透过反相器205输入时，电晶体M204会被截止，因此电阻R10不会被短路，而会回归到电阻R9及R11之间，因而提高了稳定电压Vreg。
如同先前所述，本发明的实施例可提供快速充电状态及慢速充电状态。在快速充电状态 (或预充电状态)时：
EN’(致能信号EN的反相信号)＝Low
Vreg＝Vref x[1+(R11+R10)/R9]
在慢速充电状态(或一般操作状态)时：
EN’(致能信号EN的反相信号)＝High
Vreg＝Vref x[1+(R11/R9)]
Vreg(于预充电状态下的Vreg1)＞Vreg(一般操作状态下的Vreg2)
较高的Vreg将使得振荡器130的频率提高。
图4为本发明所提供的电压产生器的另一个实施例的稳压器155的示意图。与图3中的稳压器155的主要差别在于，在这个实施例中，致能信号EN并未被反相，而放大器210的其中一输入端则会耦接至电阻R10与R11之间。
因此，在图4的实施例中，在快速充电状态(或预充电状态)时：
EN＝High
Vreg＝Vref x[1+[R11/R9]
在慢速充电状态(或一般操作状态)中：
FN＝Low
Vreg＝Vref x[1+(R11/(R9+R10))]
在图3中，当致能信号EN为高电位(high)时，反相器205会将高电位的致能信号EN反相，并截止电晶体M204。如此一来，电阻R10即不会被短路而会被纳入电路之中，使得稳定电压Vreg被提升。稳定电压Vreg会被提供至偏压电流产生器160及至环形振荡器130的复数个反相装置INV1、INV2(相当于图1与图2的反相装置171(1)～171(n))。随着稳定电压Vreg的提升，环形振荡器130的频率也会跟着提升，因此可以达到在目标时间内，如快速充电期间所预定的2微秒内，迅速地达到快速充电的目标。
在图3的实施例中，偏压电流产生器160包含电晶体M206及电流源230及235。稳定电压Vreg可经由电晶体M208提供至偏压电流产生器160。致能信号EN则可用来控制电晶体M206。
根据偏压电流产生器160的架构，在快速充电状态/预充电状态时：
EN＝High，电晶体M206被导通，电流I1为偏压电流Iref及Iref1之和。
I1＝Iref+Iref1，I2(进入反相装置INV1、INV2的电流)＝I1
在慢速充电状态/一般操作状态时：
EN＝Low，电晶体M206被截止，电流I1为偏压电流Iref。
I1＝Iref，I2(进入反相装置INV1、INV2的电流)＝I1
因此，在第一状态中，高电位的致能信号EN会被提供至电晶体M206，此时电晶体M206 会增加额外的偏压电流Iref1至电路中。根据高电位的致能信号EN所产生的较高偏压电流将可提升环形振荡器130的频率，而较高的频率则有利于快速充电状态。
在图2及图3的实施例中，反相模块170包含反相装置INV1及INV2。反相装置INV1包含反相器250及255、电晶体M210及电晶体M220及M222。稳定电压Vreg是经由电晶体M210 输入至反相装置INV1。反相装置INV2包含反相器260及265、电晶体M212及电晶体M224及M226。稳定电压Vreg是经由电晶体M212输入至反相装置INV2。
图5为反相模块170的内部结构的示意图，图5说明了例如，反相装置INV1如何由包含电晶体M405的反相器INV11以及包含电晶体M410的反相器INV12所构成。致能信号EN会被输入至电晶体M222，而致能信号EN的反相信号则会被输入至电晶体M220。在第一状态时，致能信号EN为高电位。因此电晶体M222会被导通，而电晶体M220会被截止，因此电晶体 M410会被导通，而电晶体M405则会被截止。在此情况下，由至少一P型金属氧化物半导体电晶体M210及至少一N型金属氧化物半导体电晶体M410所组成的第二反相器INV12会被致能以供振荡器130操作。在部分实施例中，第一反相装置INV1的有效闸极长度L会被调整为 0.18微米，即电晶体M410的闸极长度。
在第二状态，例如为慢速充电状态中，致能信号EN为低电位。因此电晶体M222会被截止而电晶体M220会被导通，因此电晶体M410会处于非主动状态而电晶体M405会处于主动状态。在此情况下，由至少一P型金属氧化物半导体电晶体M210及至少一N型金属氧化物半导体电晶体M405所组成的第一反相器INV11会被致能以供振荡器130操作。在本发明的部分实施例中，第一反相装置INV1的有效闸极长度L会被调整为5微米，即电晶体M405的闸极长度。较短的闸极长度可使得振荡器130的频率提升，因此当致能信号EN为高电位时，将有助于达到快速充电的目标。在部分实施例中，N型金属氧化物半导体电晶体M405可设计为具有较短的闸极宽度，而电晶体M410则可设计为具有较大的闸极宽度。
图6为本发明所提供的应用于电压产生器100或101中可切换式短路组件150的电路图。可切换式短路组件150包含电晶体M505。在图6中，附加电阻R1耦接于电阻R2的第一端耦及电荷泵140的输出端之间，而电阻R2的第二端耦接于平滑电容C1，因此当高电位的致能信号EN将电晶体M505导通时，第二电阻R2会被短路。在第二状态，即慢速充电状态时，电晶体M505会被截止，使得电阻R2不再被短路而重新回到电路之中，进而提升了与平滑电容 C1相接的电阻电感时间常数。在本发明的部分实施例中，附加电阻R1亦可耦接于电阻R2的第二端耦及平滑电容C1之间，而可切换式短路组件150仍可根据致能信号EN使电阻R2被短路或回归到电路中。在上述实施例中，耦接亦可为直接连接。
因此，在快速充电/预充电状态时：
Vout＝Vin x(1-e-t/R1C)
在慢速充电状态/一般操作状态时：
Vout＝Vin x[1-e-t/(R1+R2)c]
图7为本发明所提供的可切换式短路组件150的电路图。在图7中，电阻R2的第一端耦接于电荷泵140的输出端，电阻R2的第二端耦接于平滑电容C1，而附加电阻R1则耦接于电阻R2的第一端与可切换式短路组件150之间。在本发明的部分实施例中，附加电阻R1亦可耦接于电阻R2的第二端与可切换式短路组件150之间。图8为本发明所提供的可切换式短路组件150的电路图，图8的实施例与图6的实施例相似，差别在于图8的实施例可不包含附加电阻R1。在上述实施例中，耦接亦可为直接连接。
图9及图10分别为致能信号EN皆保持在高电位或皆保持在低电位的情况下，输出电压 Vout随时间的变化图。
图11为致能信号EN的电压随时间变化图，其致能信号EN保持在高电位的时间约为2微秒，而图12为对应图11的致能信号EN所产生的输出电压Vout随时间变化图。与图10相比，图12中输出电压Vout可迅速产生且几乎立即达到稳定状态。
图13说明对应于快速充电及慢速充电期间快速(预)充电状态(第一状态)及一般操作状态(第二状态)的振荡器130的频率变化、与输出电压Vout变化的对应关系。图13中下图为电子装置初次被启动而射频开关将被第一次使用时的输出电压Vout随时间变化图。图13的例子可被视为被切换至启动的过程或者是预充电的状态。
图14则为电子装置在操作中，欲切换射频开关所致能的路径的振荡器130的频率随时间的变化图。
在图13及图14中，频率fp代表振荡器130在预充电时或模式转换时的频率，而频率fn则代表振荡器130在一般操作下的频率，且频率fp会大于频率fn。另外，时点ts和时点 td则分别代表致能信号EN的起始时点及结束时点。
图15为图16中射频开关的控制逻辑电路示意图。图15包含正缘/负缘触发器110、延迟电路112、电压位准移位器114、振荡器130、时脉缓冲器135、电荷泵140、可切换式短路组件150，以及电阻R1及R2。正缘/负缘触发器110会接收输入控制信号CS1及CS2。延迟电路112可用以确保致能信号EN能够在高电位维持2微秒的时间，或者能够维持其他所需的时间长度，以有效地达到先前所述的快速充电之功能。电压位准移位器114可用以调整可切换式短路组件150的电晶体的闸极电压。
如图15所示，稳定电压Vreg和输出电压Vout可提供至传输电晶体逻辑电路802、804、806及808。传输电晶体逻辑电路802、804、806及808可根据稳定电压Vreg或输出电压Vout 提供电压输出。传输电晶体逻辑电路802、804、806及808的电压输出会分别经由控制电压 Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3及Vctrl4提供至图16中射频开关900的复数个电晶体的闸极。射频开关900具有射频共同电压端RFC，以及两个输入/输出端RF1及RF2。
逻辑电路850可以利用输入信号CS1及CS2来输出传输电晶体控制信号Val、Va2、Va3 及Va4以操控控制电压Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3及Vctrl4，使其根据稳定电压Vreg或输出电压Vout来提供电压输出，且输入信号CS1及CS2的正缘/负缘还可用来触发致能信号EN。也就是说，当输入信号CS1及CS2的状态改变时，正缘/负缘触发电路110会侦测到其状态的改变，而据以产生致能信号EN，并使致能信号EN维持例如2微秒。同时，逻辑电路850会决定使用稳定电压Vreg或输出电压Vout作为控制电压Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3及Vctrl4，并分别输出至不同电晶体的闸极，以决定射频开关900中的哪些路径会被导通。申言之，控制电压Vctrl1操控输入/输出端RF1和射频共同电压端RFC之间的路径是否被导通，控制电压Vctrl2操控输入/输出端RF2和射频共同电压端RFC之间的路径是否被导通，控制电压Vctrl3操控输入/输出端RF1的分流路径是否被导通，控制电压Vctrl4操控输入/输出端RF2的分流路径是否被导通。在一实施例中，逻辑电路850输出具有第一电位的传输电晶体控制信号Va1至传输电晶体逻辑电路802，使传输电晶体逻辑电路802输出稳定电压Vreg作为控制电压Vctrl1。在另一实施例中，逻辑电路850输出具有第二电位的传输电晶体控制信号Va1至传输电晶体逻辑电路802，使传输电晶体逻辑电路802输出输出电压Vout作为控制电压Vctrl1。第一电位不同于第二电位。
透过将控制电压Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3及Vctrl4维持在已改善的输出电压Vout(即相较于稳定电压Vreg更低的负电压或相较于稳定电压Vreg更高的正电压)一预定时间，即可使射频开关900更加快速地导通或截止路径。
本领域的普通技术人员应当知悉，虽然上述实施例中电压产生器100及101是提供电压至射频开关，然而电压产生器100及101亦可用以提供电压至功率放大器、低噪声放大器、收发器、锁相回路或频率合成器，或其他可能的电路、装置或组件。
图17为电压产生器100或101的组件电路图，并说明致能信号EN如何应用于稳压器155 及可切换式短路组件150。如图17所示，当开关SW1(或电晶体M204)被截止时，亦即被致能信号EN截止时，其稳定电压Vreg会比开关SW1(即电晶体M204)被导通时的稳定电压Vreg来得高。开关SW2(或电晶体M505)也对于电压产生器100或101有所影响。
图18至图20及图21至图23说明了开关SW1及SW2对于电压产生器100或101的影响。
图18为在开关SW1及SW2皆保持导通的情况下，输出电压Vout随时间的变化图。
图19为在开关SW1保持导通而开关SW2保持截止的情况下，输出电压Vout随时间的变化图。
图20为在开关SW1保持导通而SW2仅导通2微秒(即致能信号EN维持时间)的情况下，输出电压Vout及致能信号EN随时间的变化图。
图21为在开关SW1保持截止而SW2保持导通的情况下，输出电压Vout随时间的变化图。
图22为在开关SW1及SW2皆保持截止的情况下，输出电压Vout随时间的变化图。
图23为在开关SW1仅截止约0.3微秒而SW2仅导通约0.3微秒的情况下，输出电压Vout 及致能信号EN随时间的变化图。
与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案具有以下优点：第一、电路的转换期间以“较快的充电”速度对电压产生器的平滑电容进行充电；第二、电路的非转换期间以较慢的充电速度对电压产生器的平滑电容进行充电，此时会有较低的杂讯品质。
如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims (11)

1.一种电压产生器，其特征在于，该电压产生器包含：
一振荡器，具有一输出端；
一电荷泵，具有一输入端及一输出端，该电荷泵的输入端耦接于该振荡器的输出端；及
一平滑电容，耦接至该电荷泵的输出端；
其中该电压产生器用以经由该平滑电容提供电压至一电路，在该电路的一转换期间，该振荡器操作在一第一频率，且在该电路的一非转换期间，该振荡器操作在低于该第一频率的一第二频率；
其中，该振荡器包含一第一电晶体及一第二电晶体，于一第一状态下，该第一电晶体被导通以致能该振荡器的一第一反相器，及于一第二状态下，该第二电晶体被导通以致能该振荡器的一第二反相器，且该第一状态是由一致能信号所致能；及
该平滑电容在该第一状态下的充电速度大于该平滑电容在该第二状态下的充电速度。
2.如权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，其中该电路包括一射频开关、一功率放大器、一低噪声放大器、一收发器、一锁相回路或一频率合成器。
3.如权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，其中该第一反相器的尺寸小于该第二反相器的尺寸。
4.如权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，其中该转换期间包含该电路的一切换期间。
5.如权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，其中该电压产生器还包含：
-正缘/负缘触发器，该正缘/负缘触发器可根据-控制信号的正缘或负缘产生该致能信号。
6.如权利要求1所述的电压产生器，其特征在于，该电压产生器还包含：
一电阻，具有一第一端及一第二端，该电阻的第一端耦接于该电荷泵的输出端，该电阻的第二端耦接于该平滑电容；及
一短路组件，与该电阻并联，用以当该短路组件被导通时，成为至少部分该电阻的一旁路；
其中于该电路的该切换期间内，该振荡器的一频率会增加。
7.如权利要求6所述的电压产生器，其特征在于，该电压产生器还包含一附加电阻，与该电阻串连，该附加电阻耦接于该电荷泵及该电阻的第一端之间、或耦接于该电阻的第二端及该平滑电容之间。
8.如权利要求6所述的电压产生器，其特征在于，该电压产生器还包含一附加电阻，与该短路组件串联，该附加电阻耦接于该电阻的第一端及该短路组件之间、或耦接于该短路组件及该电阻的第二端之间。
9.如权利要求6所述的电压产生器，其特征在于，其中该平滑电容耦接于该电阻的第二端及一地端之间。
10.如权利要求6所述的电压产生器，其特征在于，其中该短路组件于该电路的该切换期间被导通，及/或该短路组件于该电路被切换至启动的过程中被导通。
11.如权利要求6所述的电压产生器，其特征在于，其中该短路组件由该致能信号导通，该致能信号是根据用以决定该电路所应导通的信号路径的复数个控制信号所产生。
CN201910584274.2A 2014-12-10 2015-12-09 电压产生器 Active CN110299830B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462089907P 2014-12-10 2014-12-10
US62/089,907 2014-12-10
US14/886,343 US9590500B2 (en) 2014-12-10 2015-10-19 Voltage generator
US14/886,343 2015-10-19
CN201510906075.0A CN105703769B (zh) 2014-12-10 2015-12-09 电压产生器

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510906075.0A Division CN105703769B (zh) 2014-12-10 2015-12-09 电压产生器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110299830A true CN110299830A (zh) 2019-10-01
CN110299830B CN110299830B (zh) 2021-04-20

Family

ID=54843730

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510906075.0A Active CN105703769B (zh) 2014-12-10 2015-12-09 电压产生器
CN201910584274.2A Active CN110299830B (zh) 2014-12-10 2015-12-09 电压产生器

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510906075.0A Active CN105703769B (zh) 2014-12-10 2015-12-09 电压产生器

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9590500B2 (zh)
EP (1) EP3032730B1 (zh)
CN (2) CN105703769B (zh)
TW (1) TWI591948B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106100320B (zh) * 2016-06-30 2020-12-22 唯捷创芯(天津)电子技术股份有限公司 一种频率可调的电荷泵单元、芯片及通信终端
TWI672576B (zh) * 2017-05-02 2019-09-21 立積電子股份有限公司 帶差參考電路、電壓產生器及其電壓控制方法
CN109818588B (zh) * 2017-11-21 2023-08-22 锐迪科微电子（上海）有限公司 一种射频功率放大器模组
EP3729632B1 (en) * 2017-12-22 2022-05-18 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with reduced dc-voltage reserve
TWI734221B (zh) * 2019-10-16 2021-07-21 立積電子股份有限公司 射頻裝置及其電壓產生裝置
CN115085759A (zh) * 2019-10-17 2022-09-20 立积电子股份有限公司 射频装置
CN113110677B (zh) 2021-05-27 2022-05-27 广东工业大学 一种用于射频开关的低功耗负压产生器
US11784562B2 (en) * 2021-09-07 2023-10-10 Silicon Laboratories Inc. Switch activation system with fast recovery negative voltage charge pump and charge pump load monitoring

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1773627A (zh) * 2004-11-08 2006-05-17 海力士半导体有限公司 半导体存储装置的内部电压产生器
US7254157B1 (en) * 2002-03-27 2007-08-07 Xilinx, Inc. Method and apparatus for generating a phase locked spread spectrum clock signal
US20100246859A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 Stmicroelectronics S.R.I. Biasing circuit for a microelectromechanical acoustic transducer and related biasing method
US20120049938A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Radio frequency switch
US20140210436A1 (en) * 2013-01-29 2014-07-31 Rf Micro Devices, Inc. Low noise radio frequency switching circuitry

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208557A (en) 1992-02-18 1993-05-04 Texas Instruments Incorporated Multiple frequency ring oscillator
KR0123849B1 (ko) 1994-04-08 1997-11-25 문정환 반도체 디바이스의 내부 전압발생기
JPH10255469A (ja) 1997-03-07 1998-09-25 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路
US6194954B1 (en) 1997-12-31 2001-02-27 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Voltage controlled generator for semiconductor devices
US6278317B1 (en) 1999-10-29 2001-08-21 International Business Machines Corporation Charge pump system having multiple charging rates and corresponding method
US6737907B2 (en) 2001-07-03 2004-05-18 International Business Machines Corporation Programmable DC voltage generator system
US6756838B1 (en) 2003-03-18 2004-06-29 T-Ram, Inc. Charge pump based voltage regulator with smart power regulation
US8344790B2 (en) 2007-11-21 2013-01-01 O2Micro Inc. Circuits and methods for controlling a charge pump system
KR100911866B1 (ko) 2008-04-14 2009-08-11 주식회사 하이닉스반도체 내부전압 생성회로를 포함하는 반도체 메모리장치
JP2010283992A (ja) 2009-06-04 2010-12-16 Elpida Memory Inc 電源電圧生成回路、及び半導体装置
EP2489074A2 (en) * 2009-10-16 2012-08-22 Ferfics Limited Switching system and method
US8598945B2 (en) * 2010-06-21 2013-12-03 Rf Micro Devices, Inc. High voltage charge-pump with a feedback control loop
US8587363B2 (en) 2012-01-20 2013-11-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. High frequency switching circuit reducing power consumption and method of controlling the same
TWI534600B (zh) * 2012-10-11 2016-05-21 禾瑞亞科技股份有限公司 觸控系統之電源管理裝置
US9553567B2 (en) 2013-06-03 2017-01-24 Qorvo Us, Inc. Fast settling charge pump with frequency hopping

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7254157B1 (en) * 2002-03-27 2007-08-07 Xilinx, Inc. Method and apparatus for generating a phase locked spread spectrum clock signal
CN1773627A (zh) * 2004-11-08 2006-05-17 海力士半导体有限公司 半导体存储装置的内部电压产生器
US20100246859A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 Stmicroelectronics S.R.I. Biasing circuit for a microelectromechanical acoustic transducer and related biasing method
US20120049938A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Radio frequency switch
US20140210436A1 (en) * 2013-01-29 2014-07-31 Rf Micro Devices, Inc. Low noise radio frequency switching circuitry

Also Published As

Publication number Publication date
CN105703769A (zh) 2016-06-22
TW201633683A (zh) 2016-09-16
US20170117808A1 (en) 2017-04-27
TWI591948B (zh) 2017-07-11
CN110299830B (zh) 2021-04-20
US20160172969A1 (en) 2016-06-16
CN105703769B (zh) 2019-07-30
EP3032730A1 (en) 2016-06-15
US10270349B2 (en) 2019-04-23
EP3032730B1 (en) 2021-01-20
US9590500B2 (en) 2017-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105703769B (zh) 电压产生器
CN103166604B (zh) 一种低功耗片内时钟产生电路
CN101819515B (zh) 基于环型振荡器的真随机数发生电路及真随机数发生器
CN101320971B (zh) 具有锁存电路的分频器及方法
CN102200797B (zh) 基准电压电路
CN107294506B (zh) 晶体振荡器电路
JPH06104638A (ja) 電流／電圧制御される高速オッシレータ回路
CN107681994A (zh) 一种振荡器电路
US10804884B1 (en) Voltage tolerant level shifter
CN105811941A (zh) 一种上电复位电路
CN104579274A (zh) 一种开关电路及其驱动方法
CN104270147A (zh) 一种环形振荡器
CN110518896B (zh) 一种提供任意频率及占空比的时钟发生电路与芯片
CN105529907A (zh) 一种dc-dc负压产生电路及方法
CN204376860U (zh) 一种开关电路
CN103501177A (zh) 自动幅度控制电路
CN101448344B (zh) 一种双模无线终端工作电平切换装置
CN108055021A (zh) 振荡器
CN103368500A (zh) 用于生成时钟信号的振荡器电路
US10680524B2 (en) Fast-charging voltage generator
CN110380711A (zh) 具有超低短路电流的低频振荡器
CN215682247U (zh) 一种加快振荡器建立的电路
CN100492246C (zh) 形成基准电压的方法及其结构
CN203800896U (zh) 一种环形振荡器用放大器
CN204103896U (zh) 一种环形振荡器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant