CN110967552B - 电荷泵的输出电压的检测电路及eeprom - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电荷泵的输出电压的检测电路及EEPROM,电荷泵包括高压输出端,高压输出端和地之间连接有钳位电路,钳位电路包括输出钳位端,检测电路包括电荷泵输出状态提取电路和比较电路;电荷泵输出状态提取电路包括第二PMOS管和第一NMOS管;比较电路包括基准电流源、第四PMOS管、第二NMOS管以及检测结果输出端;第二PMOS管的源极与高压输出端电连接,第二PMOS管的栅极与输出钳位端电连接,第二PMOS管的漏极、第一NMOS管的漏极和栅极以及第二NMOS管的栅极电连接,第一、第二NMOS管的源极接地;基准电流源的输入端接入电源电压,基准电流源的输出端与第四PMOS管的源极电连接,第四PMOS管以及第二NMOS管的漏极与检测结果输出端电连接。本发明功耗及占用的芯片面积均较小。

Description

电荷泵的输出电压的检测电路及EEPROM
技术领域
本发明属于电子技术领域,特别涉及一种电荷泵的输出电压的检测电路及EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,电可擦除式存储器)。
背景技术
随着电子产品的普及和发展,EEPROM已经获得了广泛的应用。如今,跨电压域应用已经成为EEPROM必须具备的性能。作为EEPROM的重要组成部分,电荷泵为EEPROM所在电路正常工作提供高于电源电压的输出电压,该输出电压称为EEPROM工作时的高电压。
传统应用场景中,EEPROM芯片的电源电压相对稳定,一般不存在因为电源电压不足导致的EEPROM芯片的读写错误。随着移动设备的普及,其中的EEPROM芯片的电源电压波动较大,很可能会降到标称极限电压以下,这会造成作为EEPROM的重要组成部分的电荷泵的输出电压工作在临界状态。由于EEPROM存储器管芯的特点,在写入操作过程中,电荷泵输出电压作为EEPROM工作时的高电压使用,当该电压下降到一定程度时会导致写入操作的不可控状态,即写入成功与否无法控制,最终导致EEPROM写入非指定数据。
一般的电压检测技术如图1所示,其基本思路是采用电阻对输出电压进行分压,将分压后的电压与标准电压进行比较,进而判断电荷泵的输出电压是否满足应用需求。图1实现的电压检测电路对于输出电压而言,可以通过增大电阻实现分压,此时电流较小,进而分压电路产生的功耗较小,但是存在电阻过大造成芯片面积增加的问题;另外,也可以通过控制电阻的阻值增大电流来实现分压,但是存在电流过大带来较大功耗的问题。也就是说,上述输出电压的检测电路需要在大电阻和大的固定功耗之间进行折中。
综上可知,EEPROM工作时所需的高电压一般在10V(伏特)以上,对于传统的图1所示的电荷泵的输出电压的检测电路而言,要降低功耗需要引入较大的电阻,这会极大地增加芯片面积,相反则会产生较大的直流功耗。不论是芯片面积的大幅增加或者直流功耗的大幅提高,都无法满足当前的EEPROM芯片的使用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电荷泵的输出电压的检测电路采用电阻分压后与基准电压比较的方式实现,存在占用芯片面积较大或者造成直流功耗大幅提高的缺陷,提供一种能够满足应用需求、功耗及占用的芯片面积均较小且可靠性较高的电荷泵的输出电压的检测电路及EEPROM。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
本发明第一方面提供了一种电荷泵的输出电压的检测电路,所述电荷泵包括高压输出端,所述高压输出端和地之间连接有钳位电路,所述钳位电路包括输出钳位端,所述检测电路包括电荷泵输出状态提取电路和比较电路;
所述电荷泵输出状态提取电路包括第二PMOS(P型金属-氧化物-半导体)管和第一NMOS(N型金属-氧化物-半导体)管;
所述比较电路包括基准电流源、第四PMOS管、第二NMOS管以及检测结果输出端;
所述第二PMOS管的源极与所述高压输出端电连接,所述第二PMOS管的栅极与所述输出钳位端电连接,所述第二PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的漏极、所述第一NMOS管的栅极以及所述第二NMOS管的栅极电连接,所述第一NMOS管的源极以及所述第二NMOS管的源极接地;
所述基准电流源的输入端接入电源电压,所述基准电流源的输出端与所述第四PMOS管的源极电连接,所述第四PMOS管的漏极以及所述第二NMOS管的漏极与所述检测结果输出端电连接。
较佳地,所述电荷泵输出状态提取电路还包括限流器件;
所述限流器件串接于所述第二PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极之间。
较佳地,所述限流器件为限流电阻或第三PMOS管;
当所述限流器件为所述第三PMOS管时,所述第三PMOS管的源极与所述第二PMOS管的漏极电连接,所述第三PMOS管的漏极、所述第三PMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极电连接。
较佳地,所述钳位电路包括第一PMOS管和钳位二极管;所述第一PMOS管的源极与所述高压输出端电连接;所述第一PMOS管的漏极、所述第一PMOS管的栅极、所述第二PMOS管的栅极以及所述钳位二极管的阴极与所述输出钳位端电连接。
较佳地,所述检测结果输出端输出信号至外部的数字控制电路的输入端;
所述比较电路还包括第三NMOS管和第三反相器;
所述第三NMOS管串接在所述第二NMOS管的源极和所述检测结果输出端之间,所述第三NMOS管的源极与所述第二NMOS管的漏极电连接,所述第三NMOS管的漏极与所述检测结果输出端电连接,所述第三反相器的输出端与所述第四PMOS管的栅极电连接;所述第三反相器的输入端与所述数字控制电路的输入端电连接;
所述数字控制电路包括信号控制端,所述数字控制电路用于通过所述信号控制端输出控制信号至所述第三NMOS管的栅极。
较佳地,所述比较电路还包括第六PMOS管,所述第六PMOS管的漏极与所述检测结果输出端电连接,所述第六PMOS管的源极接入所述电源电压,所述信号控制端还与所述第六PMOS管的栅极电连接。
较佳地,所述比较电路还包括第四NMOS管、第一反相器和第二反相器,所述检测结果输出端输出的信号依次经所述第一反相器和所述第二反相器后至所述数字控制电路的输入端;
所述第四NMOS管的源极接地,所述第四NMOS管的漏极与所述检测结果输出端电连接,所述第四NMOS管的栅极与所述第一反相器的输出端及所述第二反相器的输入端电连接。
较佳地,所述第一PMOS管和所述第二PMOS管均为高压PMOS管。
本发明第二方面提供了一种EEPROM,包括电荷泵和如第一方面提供的电荷泵的输出电压的检测电路。
本发明的积极进步效果在于:
本发明提供的电荷泵的输出电压的检测电路及EEPROM,实现了对电荷泵的高电压的检测与控制,应用该新型高压检测电路能够实现EEPROM电路中的电荷泵的高电压的检测,保证了数据写入的正确性,同时其功耗和面积需求较小,可以在保持现有电路规模的基础上,提高电路工作可靠性。
附图说明
图1为现有的电荷泵的输出电压的检测电路的电路图。
图2为本发明实施例1的电荷泵的输出电压的检测电路的电路图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图2所示,本实施例提供了一种电荷泵的输出电压的检测电路,可以用于多用需要电荷泵的应用场景中。本实施例以应用于EEPROM的电荷泵为例进行说明。电荷泵包括高压输出端3,高压输出端3和地之间连接有钳位电路0,钳位电路0包括输出钳位端5,检测电路包括电荷泵输出状态提取电路1和比较电路2。
钳位电路0包括第一PMOS管P1和钳位二极管D1。通过钳位二极管D1将电荷泵的高压输出端3输出的高电压固定在特定值,以满足EEPROM的存储器阵列的写入需求。
电荷泵输出状态提取电路1包括第二PMOS管P2、第一NMOS管N1以及限流器件;限流器件串接于第二PMOS管P2的漏极与第一NMOS管N1的漏极之间。限流器件用于调节流经第二NMOS管N2的电流,以实现对该支路功耗的控制。限流器件可以采用限流电阻实现,也可以采用PMOS管实现,本实施例中采用第三PMOS管P3实现。当电荷泵的高压输出端3输出的高电压达到整体电路工作需求时,将有钳位二极管D1导通,流过第一PMOS管P1、钳位二极管D1的电流被第二PMOS管P2复制,从而在第二PMOS管P2、第三PMOS管P3以及第一NMOS管N1支路产生相应的镜像电流。
比较电路2包括基准电流源S1、第四PMOS管P4、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第六PMOS管P6、第四NMOS管N4、第一反相器I1、第二反相器I2、第三反相器I3以及检测结果输出端4。其中,第一反相器I1和第四NMOS管N4构成锁存器。
本实施例中,第一PMOS管P1和第二PMOS管P2均为高压PMOS管。其余PMOS管和NMOS管均为标准电压MOS管。
第一PMOS管P1的源极以及第二PMOS管P2的源极均与高压输出端3电连接;第一PMOS管P1的漏极、第一PMOS管P1的栅极、第二PMOS管P2的栅极以及钳位二极管D1的阴极均与输出钳位端5电连接。
第二PMOS管P2的漏极与第三PMOS管P3的源极电连接;第三PMOS管P3的漏极、第三PMOS管P3的栅极、第一NMOS管N1的漏极、第一NMOS管N1的栅极以及第二NMOS管N2的栅极电连接,第一NMOS管N1的源极、第二NMOS管N2的源极以及第四NMOS管N4的源极接地。
基准电流源S1的输入端接入电源电压,基准电流源S1的输出端与第四PMOS管P4的源极电连接。第三NMOS管N3串接在第二NMOS管N2的源极和检测结果输出端4之间。第三NMOS管N3的源极与第二NMOS管N2的漏极电连接,第三NMOS管N3的漏极、第四PMOS管P4的漏极、第六PMOS管P6的漏极、第四NMOS管N4的漏极与检测结果输出端4电连接。第四NMOS管N4的栅极与第一反相器I1的输出端及第二反相器I2的输入端电连接。
检测结果输出端4可以直接输出信号至外部的数字控制电路的输入端6;也可以进一步地进行处理后输出至外部的数字控制电路使用。本实施例中检测结果输出端4输出的信号依次经第一反相器I1和第二反相器I2后至外部的数字控制电路的输入端6。数字控制电路还包括信号控制端7,数字控制电路用于通过信号控制端7输出控制信号至第三NMOS管N3的栅极以及第六PMOS管P6的栅极,以实现对这两个MOS管的控制。第六PMOS管P6的源极接入电源电压。
第三反相器I3的输出端与第四PMOS管P4的栅极电连接;第三反相器I3的输入端与数字控制电路的输入端6电连接,第三反相器I3用于在第一反相器I1的输入端为0时加速第四PMOS管P4的关闭。
本实施例中,比较电路2用于整个电路可工作状态的控制。一般状态下,第六PMOS管P6处于开启状态,第三NMOS管N3处于关闭状态,第一反相器I1的输入端状态固定,第六PMOS管P6和第三NMOS管N3的设置能够减少静态功耗。在电路利用钳位电路0产生高电压之前,数字控制电路通过其信号控制端7输出控制信号将第六PMOS管P6关闭,第三NMOS管N3开启,以加快把第一反相器的输入端拉到高电平。第二NMOS管N2以一定的比例复制第一NMOS管N1的电流与基准电流源S1产生的基准电流进行比较。如果钳位电路0产生的高电压能够满足EEPROM中存储器阵列的需求,则第二NMOS管N2产生的下拉电流大于基准电流源S1产生的基准电流,第一反相器I1的输入端将会被拉到低电平,数字控制电路的输入端6将收到相应的信号,写入数据操作得以正确执行;反之,若钳位电路0产生的电流不足,则说明电荷泵输出的电压不满足要求,写入数据的请求将不被执行。
本实施例相对于如图1所示的传统的检测电路而言,利用了现有芯片中已有的模块,也即钳位电路0,通过增加占用芯片面积极小的器件,达到了有效避免EEPROM芯片误操作的功能。本检测电路功耗和占用面积都较小,满足了当前存储器芯片的需求。
本实施例提供的电荷泵的输出电压的检测电路,实现了对电荷泵的高电压的检测与控制,尤其是EEPROM电路中的电荷泵的高电压的检测,保证了数据写入的正确性,同时其功耗和面积需求较小,可以在保持现有电路规模的基础上,提高电路工作可靠性。
实施例2
本实施例提供了一种EEPROM,包括电荷泵和实施例1的电荷泵的输出电压的检测电路。
本实施例提供的EEPROM,通过采用实施例1提供的新型高压检测电路,实现了对EEPROM电路中的电荷泵的高电压的检测,保证了数据写入的正确性,同时其功耗和面积需求较小,可以在保持现有电路规模的基础上,能够满足应用需求,并且提高电路工作可靠性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电荷泵的输出电压的检测电路,所述电荷泵包括高压输出端,所述高压输出端和地之间连接有钳位电路,所述钳位电路包括输出钳位端,其特征在于,所述检测电路包括电荷泵输出状态提取电路和比较电路;
所述电荷泵输出状态提取电路包括第二PMOS管和第一NMOS管;
所述比较电路包括基准电流源、第四PMOS管、第二NMOS管以及检测结果输出端;
所述第二PMOS管的源极与所述高压输出端电连接,所述第二PMOS管的栅极与所述输出钳位端电连接,所述第二PMOS管的漏极、所述第一NMOS管的漏极、所述第一NMOS管的栅极以及所述第二NMOS管的栅极电连接,所述第一NMOS管的源极以及所述第二NMOS管的源极接地;
所述基准电流源的输入端接入电源电压,所述基准电流源的输出端与所述第四PMOS管的源极电连接,所述第四PMOS管的漏极以及所述第二NMOS管的漏极与所述检测结果输出端电连接。
2.如权利要求1所述的电荷泵的输出电压的检测电路,其特征在于,所述电荷泵输出状态提取电路还包括限流器件;
所述限流器件串接于所述第二PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极之间。
3.如权利要求2所述的电荷泵的输出电压的检测电路,其特征在于,所述限流器件为限流电阻或第三PMOS管;
当所述限流器件为所述第三PMOS管时,所述第三PMOS管的源极与所述第二PMOS管的漏极电连接,所述第三PMOS管的漏极、所述第三PMOS管的栅极与所述第一NMOS管的漏极电连接。
4.如权利要求1所述的电荷泵的输出电压的检测电路,其特征在于,所述钳位电路包括第一PMOS管和钳位二极管;所述第一PMOS管的源极与所述高压输出端电连接;所述第一PMOS管的漏极、所述第一PMOS管的栅极、所述第二PMOS管的栅极以及所述钳位二极管的阴极与所述输出钳位端电连接。
5.如权利要求1所述的电荷泵的输出电压的检测电路,其特征在于,所述检测结果输出端输出信号至外部的数字控制电路的输入端;
所述比较电路还包括第三NMOS管和第三反相器;
所述第三NMOS管串接在所述第二NMOS管的源极和所述检测结果输出端之间,所述第三NMOS管的源极与所述第二NMOS管的漏极电连接,所述第三NMOS管的漏极与所述检测结果输出端电连接,所述第三反相器的输出端与所述第四PMOS管的栅极电连接;所述第三反相器的输入端与所述数字控制电路的输入端电连接;
所述数字控制电路包括信号控制端,所述数字控制电路用于通过所述信号控制端输出控制信号至所述第三NMOS管的栅极。
6.如权利要求5所述的电荷泵的输出电压的检测电路,其特征在于,所述比较电路还包括第六PMOS管,所述第六PMOS管的漏极与所述检测结果输出端电连接,所述第六PMOS管的源极接入所述电源电压,所述信号控制端还与所述第六PMOS管的栅极电连接。
7.如权利要求6所述的电荷泵的输出电压的检测电路,其特征在于,所述比较电路还包括第四NMOS管、第一反相器和第二反相器,所述检测结果输出端输出的信号依次经所述第一反相器和所述第二反相器后至所述数字控制电路的输入端;
所述第四NMOS管的源极接地,所述第四NMOS管的漏极与所述检测结果输出端电连接,所述第四NMOS管的栅极与所述第一反相器的输出端及所述第二反相器的输入端电连接。
8.如权利要求4所述的电荷泵的输出电压的检测电路,其特征在于,所述第一PMOS管和所述第二PMOS管均为高压PMOS管。
9.一种EEPROM,其特征在于,包括电荷泵和如权利要求1至8任一项所述的电荷泵的输出电压的检测电路。
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