CN111917288B - 电荷泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电荷泵系统。该电荷泵系统包括：比较器、触发器、振荡器、电荷泵和分压电路；电荷泵的输出端通过分压电路电连接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端用于输入参考电压；触发器的第一输入端与比较器的输出端电连接，触发器的第二输入端与振荡器的输出端电连接；振荡器的输入端与触发器的输出端电连接，振荡器的输出端与电荷泵的时钟信号输入端电连接。本发明实施例提供的电荷泵系统，解决了电荷泵系统中的时钟毛刺问题，避免了时钟毛刺导致的电荷泵系统内部节点出现错误，从而使下一次启动变慢或者失败，改进了电荷泵系统的性能，提升了电荷泵系统的工作效率。

Description

电荷泵系统
技术领域
本发明实施例涉及电子技术，尤其涉及一种电荷泵系统。
背景技术
电荷泵是一种电能转换器，广泛应用于需要电源的系统中，例如蜂窝式电话、寻呼机、蓝牙系统和便携式电子设备等。
电荷泵系统一般通过开关阵列、振荡器、逻辑电路和比较控制器等实现电能转换，其工作过程为：首先贮存能量，然后在驱动信号的控制下，按照一定的速度和时间释放电荷，以获得所需的输出电能。
电荷泵系统在工作过程中，驱动信号会出现毛刺，导致电荷泵系统的内部节点出现错误，使下一次启动变慢或者失败。
发明内容
本发明实施例提供一种电荷泵系统，以实现避免时钟毛刺导致的电荷泵系统内部节点出现错误，从而使下一次启动变慢或者失败，改进电荷泵系统的性能，提升电荷泵系统的工作效率。
本发明实施例提供了一种电荷泵系统，包括：比较器、触发器、振荡器、电荷泵和分压电路；
所述比较器包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述电荷泵包括时钟信号输入端和输出端，所述电荷泵的输出端通过所述分压电路电连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端用于输入参考电压；
所述触发器包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述振荡器包括输入端和输出端，所述触发器的第一输入端与所述比较器的输出端电连接，所述触发器的第二输入端与所述振荡器的输出端电连接；
所述振荡器的输入端与所述触发器的输出端电连接，所述振荡器的输出端与所述电荷泵的时钟信号输入端电连接。
本发明实施例提供的电荷泵系统，通过触发器处理比较器的输出信号，将处理后的信号作为振荡器的启动信号，使振荡器能够根据该启动信号为电荷泵输出时钟信号，以驱动电荷泵工作，解决了电荷泵系统中的时钟毛刺问题，避免了时钟毛刺导致的电荷泵系统内部节点出现错误，从而使下一次启动变慢或者失败，改进了电荷泵系统的性能，提升了电荷泵系统的工作效率。
附图说明
图1是现有技术中的电荷泵系统的波形图；
图2是本发明实施例一中提供的一种电荷泵系统的结构框图；
图3是本发明实施例一中提供的一种电荷泵系统的波形图；
图4是本发明实施例二中提供的一种电荷泵系统的结构框图；
图5是本发明实施例三中提供的一种电荷泵系统的结构框图；
图6是本发明实施例三中提供的一种振荡器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
现有电荷泵系统中，需要通过时钟信号发生器输出时钟脉冲信号，对电荷泵进行驱动，以得到满足用户需求的输出电能。上述时钟脉冲信号通常为特定频率的高低电平信号，电荷泵能够在时钟脉冲信号的上升沿和下降沿到来时开始输出电能，为负载充电。然而，现有电荷泵系统中，通常会出现时钟毛刺问题。图1为现有技术中的电荷泵系统的波形图，参考图1，分别示出了两种情况下时钟信号发生器的启动信号EN0及其输出的时钟信号CLK的波形图。通常情况下，如情况(1)中的波形所示，电荷泵在时钟信号CLK的上升沿和下降沿都会泵升电压，达到目标值后，启动信号EN0拉低，时钟信号发生器停止输出时钟脉冲信号，时钟信号CLK为低电平。
然而，有概率会出现出现情况(2)，时钟信号CLK的第三个脉冲还处于高电平阶段时，电荷泵的输出值已经达到目标值，不需要继续工作，此时，时钟信号CLK会被突然拉低，产生时钟毛刺。电荷泵系统对时钟毛刺非常敏感，时钟毛刺将会导致电荷泵系统的内部节点出现错误，使下一次启动变慢或者失败。针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种电荷泵系统。
实施例一
图2为本发明实施例一提供的一种电荷泵系统的结构框图，本实施例可适用于改善电荷泵系统中时钟脉冲信号出现毛刺的情况，参考图2，该电荷泵系统具体包括：比较器100、触发器200、振荡器300、电荷泵400和分压电路500；
比较器100包括第一输入端101、第二输入端102以及输出端103，电荷泵400包括时钟信号输入端401和输出端402，电荷泵400的输出端402通过分压电路500电连接比较器100的第一输入端101，比较器100的第二输入端102用于输入参考电压；
触发器200包括第一输入端201、第二输入端202以及输出端203，振荡器300包括输入端301和输出端302，触发器200的第一输入端201与比较器100的输出端103电连接，触发器200的第二输入端202与振荡器300的输出端302电连接；
振荡器300的输入端301与触发器200的输出端203电连接，振荡器300的输出端302与电荷泵400的时钟信号输入端401电连接。
其中，比较器100可以是电压比较器，用于比较其第一输入端101和第二输入端102输入的电压信号，根据比较结果，输出高电平或低电平信号，为触发器200提供输入信号。具体的，比较器100的第一输入端101输入电荷泵400通过分压电路500输出的反馈电压，第二输入端102输入参考电压。示例性的，若反馈电压大于参考电压，则比较器100可以向触发器200输出高电平信号，其中，高电平信号的具体电压数值，可结合电荷泵系统内部结构所需驱动电压进行决定；若反馈电压小于参考电压，则比较器100可以向触发器200输出低电平信号，例如输出零。
触发器200可以是由逻辑门构成的触发器，示例性的，可以是复位置位触发器，用于处理比较器100输出的高电平或低电平信号，将处理后的信号输出至振荡器300，为振荡器300提供启动信号。具体的，当触发器200为复位置位触发器时，触发器200的第一输入端201作为置位端，输入比较器100输出的高电平或低电平信号，触发器200的第二输入端202作为复位端，输入振荡器300输出的信号，触发器200的输出端203向振荡器300输出处理后的启动信号。
振荡器300用于为电荷泵400输出时钟信号，使电荷泵400在时钟信号的驱动下，输出满足需求的电能。具体的，振荡器300的输入端301输入触发器200输出的启动信号，该启动信号为一定频率的高电平或低电平信号，当启动信号为高电平时，振荡器300开始工作，通过振荡器300的输出端302向电荷泵400输出时钟信号；当启动信号为低电平时，振荡器300停止工作，输出时钟信号为低电平。同时，振荡器300输出的时钟信号还作为触发器200下一时刻的输入信号，通过触发器200的第二输入端202输入。
电荷泵400用于在其输入端401输入的时钟信号的驱动下，产生预设大小的泵升电压，通过其输出端402输出，例如电荷泵可为负载或蜂窝式电话、寻呼机、蓝牙系统和便携式电子设备等系统提供电能。电荷泵400的输出电压还通过分压电路500输入比较器100，使比较器100对输出电压和参考电压进行比较。示例性的，可以将参考电压的值设置为电荷泵400的目标输出值，若输出电压的值不满足参考电压的值，则比较器100输出信号，驱动电荷泵系统继续工作，使电荷泵400继续泵升电压；若输出电压的值满足参考电压的值，则比较器100输出信号，使电荷泵系统停止工作。
分压电路500作为电压采样电路，示例性的，可以设置成两个串联的分压电阻的结构，电荷泵400的输出端402电连接第一个分压电阻的一端，第一个分压电阻的另一端电连接第二个分压电阻的一端，第二个分压电阻的另一端接地，第一个分压电阻和第二个分压电阻连接的中间部分作为电压采集点，电荷泵400的输出电压经过第一个分压电阻进行分压后，反馈至比较器100的第一输入端101。两个分压电阻的阻值，应结合实际情况进行确定。
本发明实施例中提供的电荷泵系统的工作原理为：比较器100通过输出信号控制电荷泵系统，触发器200将比较器100的输出信号进行处理后，为振荡器300输出启动信号，使振荡器300能够根据启动信号输出时钟信号，控制电荷泵400的工作，电荷泵400的输出电压通过分压电路500输入至比较器100，使比较器100对比电荷泵400的输出电压和参考电压，若电荷泵400的输出电压不满足参考电压，则比较器100通过输出信号继续控制电荷泵系统工作，若电荷泵400的输出电压满足参考电压，则比较器100通过输出信号控制电荷泵系统停止工作。
触发器200和振荡器300的设置，能够解决现有电荷泵系统中出现的时钟毛刺问题。触发器200能够将比较器100的输出信号进行处理后，输出至振荡器300，作为振荡器300的实际启动信号，使振荡器300根据实际启动信号输出时钟信号。
示例性地，图3为本发明实施例一中提供的一种电荷泵系统的波形图，参考图2和图3，图3中分别示出了两种情况下比较器100的输出信号EN、振荡器300的启动信号END以及振荡器300向电荷泵400输出的时钟信号CK的波形图。通常情况下，如情况(3)中的波形所示，电荷泵400在时钟信号CK的上升沿和下降沿都会泵升电压，达到目标值后，比较器100的输出信号EN被拉低，启动信号END随之拉低，振荡器300停止输出时钟信号，时钟信号CK为低电平。
情况(4)中，当比较器100的输出信号EN的第一个脉冲信号结束后，电荷泵400的输出值已经达到目标值，不需要继续工作，为了避免时钟信号CK被突然拉低产生毛刺，触发器200输入这一时刻比较器100的输出信号EN波形，以及振荡器300反馈给触发器200的时钟信号CK，触发器200输出启动信号END，使下一时刻启动信号END的脉冲继续保持高电平，振荡器300根据启动信号END输出时钟信号CK，使时钟信号CK的第三个脉冲完整输出，而不会出现图1所示情况(2)中时钟信号的毛刺。
本发明实施例提供的电荷泵系统，通过触发器处理比较器的输出信号，将处理后的信号作为振荡器的启动信号，使振荡器能够根据该启动信号为电荷泵输出时钟信号，以驱动电荷泵工作，解决了电荷泵系统中的时钟毛刺问题，避免了时钟毛刺导致的电荷泵系统内部节点出现错误，从而使下一次启动变慢或者失败，改进了电荷泵系统的性能，提升了电荷泵系统的工作效率。
实施例二
图4为本发明实施例二中提供的一种电荷泵系统的结构框图，本实施例可适用于改善电荷泵系统中时钟脉冲信号出现毛刺的情况，可选的，参考图4，在上述技术方案的基础上，该电荷泵系统中的触发器200包括：第一逻辑门A1和第二逻辑门A2；
第一逻辑门A1包括第一输入端、第二输入端和输出端，第二逻辑门A2包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一逻辑门A1的第一输入端作为触发器200的第一输入端201，第一逻辑门A1的第二输入端与第二逻辑门A2的输出端电连接，第一逻辑门A1的输出端作为触发器200的输出端203；
第二逻辑门A2的第一输入端与第一逻辑门A1的输出端电连接，第二逻辑门A2的第二输入端作为触发器200的第二输入端202。
其中，触发器200可以是复位置位触发器，对应的，第一逻辑门A1和第二逻辑门A2可以同时为与非门或者或非门，图4示出了第一逻辑门A1和第二逻辑门A2同为或非门的情况，此时，触发器200的第一输入端201作为置位端，输入比较器100的输出信号，第二输入端202作为复位端，输入振荡器300反馈的时钟信号，将上一时刻的时钟信号作为下一时刻复位端的输入信号。
当第一输入端201输入高电平信号，第二输入端202输入低电平信号时，触发器200的输出端203输出高电平信号；当第一输入端201输入低电平信号，第二输入端202输入高电平信号时，输出端203输出低电平信号；当第一输入端201输入低电平信号，第二输入端202输入低电平信号时，输出端203的输出信号保持不变。
可选的，该电荷泵系统还包括：第一反相器B1，振荡器300的输出端302通过第一反相器B1与触发器200的第二输入端202电连接。
其中，第一反相器B1为非门，振荡器300输出的时钟信号，能够通过第一反相器B1反馈至触发器200的第二输入端202，作为触发器200的复位信号。
可选的，该电荷泵系统还包括：第二反相器B2，触发器200的输出端203通过第二反相器B2与振荡器300的输入端301电连接。
其中，第二反相器B2为非门，触发器200的输出信号，通过第二反相器B2反相处理后，通过输入端301输出至振荡器300，作为振荡器300的启动信号。
图4中示出的电荷泵系统的工作原理，可以结合图3中示出的电荷泵系统的波形图进行说明，对应参考图4以及图3中的情况(4)，输出信号EN为触发器200的第一输入端201的输入信号，启动信号END为振荡器300的输入端301的输入信号，时钟信号CK为振荡器300的输出信号。现有技术中通常会出现时钟毛刺问题，例如在时钟信号CK的第三个脉冲信号中可能会出现毛刺，此时电荷泵400的输出电压已经达到目标值，比较器100产生的输出信号EN也随之拉低，为了避免时钟信号CK也被拉低从而产生毛刺，在输出信号EN被拉低的下一时刻，即EN＝0，由于输出信号EN被拉低的前一时刻时钟信号CK为高电平，即CK＝1，那么反馈至触发器200的第二输入端202的下一时刻的信号，经过第二反相器B2后，变为0，由上述复位置位触发器的原理可知，当置位端和复位端同时为0时，输出信号保持不变，即时钟信号CK能够继续保持高电平，直到该脉冲信号结束。
本发明实施例提供的电荷泵系统，通过触发器处理比较器的输出信号，将处理后的信号作为振荡器的启动信号，使振荡器能够根据该启动信号为电荷泵输出时钟信号，以驱动电荷泵工作，解决了电荷泵系统中的时钟毛刺问题，避免了时钟毛刺导致的电荷泵系统内部节点出现错误，从而使下一次启动变慢或者失败，改进了电荷泵系统的性能，提升了电荷泵系统的工作效率。
实施例三
图5为本发明实施例三中提供的一种电荷泵系统的结构框图，本实施例可适用于改善电荷泵系统中时钟脉冲信号出现毛刺的情况，可选的，参考图5，在上述技术方案的基础上，电荷泵系统中的振荡器300包括：第一开关管310、延时模块320和门电路330；
延时模块320包括输入端321和输出端322，门电路330包括第一输入端331、第二输入端332和输出端333，延时模块320的输入端321与第一开关管310的第二端313电连接，延时模块320的输出端322与门电路330的第一输入端331电连接；
第一开关管310的控制端311作为振荡器300的输入端，第一开关管310的第一端电连接电流源；
门电路330的第二输入端与第一开关管310的控制端电连接，门电路330的输出端作为振荡器300的输出端。
其中，第一开关管310用于根据触发器200输出的启动信号控制振荡器300的工作状态，当第一开关管310导通时，电流源通过第一开关管310为延时模块320提供电能；延时模块320输入外部时钟信号，并对其进行延时处理；延时处理后的外部时钟信号，通过门电路330再次进行处理后，作为电荷泵400的时钟信号。
可选的，延时模块320包括第一镜像单元340、第二镜像单元350以及与第一镜像单元340和第二镜像单元350对应的反相器360；
反相器360包括输入端361、输出端362、第一端363和第二端364，反相器360的输入端361用于输入第一时钟信号，反相器360的输出端362作为延时模块320的输出端，用于为门电路330输出第二时钟信号；
第一镜像单元340包括输入端341、第一输出端342和第二输出端343，第一镜像单元340的输入端341作为延时模块320的输入端，与第一开关管310的第二端313电连接，第一镜像单元340的第一输出端342与第二镜像单元350电连接，第一镜像单元340的第二输出端343与反相器360的第二端364电连接；
第二镜像单元350包括输入端351和输出端352，第二镜像单元350的输入端351与第一镜像单元340的第一输出端342电连接，第二镜像单元350的输出端352与反相器360的第一端361电连接。
其中，第一镜像单元340可以是电流镜，用于产生镜像电流，示例性的，当第一开关管310导通时，电流源通过第一开关管310为第一镜像单元340的输入端341提供电流，第一镜像单元340能够通过第一输出端342和第二输出端343输出与输入端341中大小和方向均相同的电流，分别输出至第二镜像单元350和反相器360。
第二镜像单元350也可以是电流镜，用于产生镜像电流，示例性的，当第一镜像单元340的第一输出端342为第二镜像单元350的输入端351输出电流时，输出端352会产生与输入端351中大小和方向均相同的电流，输出至反相器360。
反相器360用于反转其输入端361输入的第一时钟信号，第一时钟信号进入反相器360进行输送时，会产生延时，延时后的反转信号为第二时钟信号，通过输出端362输出至门电路330。其中，第一时钟信号可以是预设频率的方波信号，用于通过振荡器300产生时钟信号，以驱动电荷泵400工作。
反相器360可以是互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)反相器，CMOS反相器可以由两个增强型金属氧化物合成半导体的场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor，MOSFET)构成，其中，一个为P沟道MOSFET，另一个为N沟道MOSFET，二者在工作中互补。
可选的，延时模块包括多个反相器，第一镜像单元包括多个第二输出端，第二镜像单元包括多个输出端；
每个第一镜像单元的第二输出端与每个反相器的第二端对应电连接，每个第二镜像单元的输出端与每个反相器的第一端对应电连接，第一个反相器的输入端用于输入第一时钟信号，后一个反相器的输入端与前一个反相器的输出端电连接，最后一个反相器的输出端作为延时模块的输出端。
延时模块中的第一镜像单元的多个第二输出端和第二镜像单元的多个输出端用于为相应的多个反相器提供电流源，多个反相器用于对第一时钟信号进行多次翻转并延时，为门电路输出第二时钟信号，使门电路对第二时钟信号进行处理后，为电荷泵输出最终的时钟信号。
可选的，在上述技术方案的基础上，第一镜像单元包括第二开关管、第三开关管和至少一个第四开关管；
第二开关管的控制端和第一端分别与第一镜像单元的输入端电连接，第二开关管的控制端还与第三开关管的控制端，以及第四开关管的控制端电连接，第二开关管的第二端与第三开关管的第二端，以及第四开关管的第二端电连接；
第三开关管的第一端作为第一镜像单元的第一输出端；
第四开关管的第一端作为第一镜像单元的第二输出端。
图5仅示出了延时模块包括一个反相器，第一镜像单元包括一个第二输出端，第二镜像单元包括一个输出端的情况，图6为本发明实施例三提供的一种振荡器的结构示意图，图6示出了延时模块包括四个反相器，第一镜像单元包括四个第二输出端，第二镜像单元包括四个输出端的情况。
参考图6，第一开关管为开关管K1，开关管K1的控制端用于输入启动信号END，启动信号END为触发器的输出信号，第一端用于电连接电流源IBIAS，第二开关管为开关管N1，开关管N1的第一端对应第一镜像单元的输入端，第三开关管为N2，开关管N2的第一端对应第一镜像单元的第一输出端。图6示出了第一镜像单元包括四个第四开关管的情况，开关管N3、开关管N4、开关管N5、开关管N6均为第四开关管，开关管N3～开关管N6的第一端分别对应作为第一镜像单元的四个第二输出端。
其中，开关管K1、开关管N1～开关管N6可以是MOSFET，具体的，可以均是N沟道MOSFET，当控制端接收信号为高电平时，这些开关管导通。
开关管K1的第二端分别与开关管N1～开关管N6的控制端电连接，当开关管K1的控制端为高电平时导通，第一镜像单元的输入端对应的开关管N1导通，同时，第一镜像单元的第一输出端对应的开关管N2，第二输出端对应的开关管N3～开关管N6分别导通，导通电流的方向和大小，均与开关管N1中导通电流的方向和大小相同。
可选的，第二镜像单元包括第五开关管和至少一个第六开关管；
第五开关管的控制端和第二端分别与第二镜像单元的输入端电连接，第五开关管的控制端还与第六开关管的控制端电连接，第五开关管的第一端与第六开关管的第一端电连接；
第六开关管的第二端作为第二镜像单元的输出端。
参考图6，第五开关管为开关管P1，开关管P1的第二端对应第二镜像单元的输入端，开关管P1与开关管N2的第一端电连接。图6示出了第二镜像单元包括四个第六开关管的情况，开关管P2、开关管P3、开关管P4和开关管P5均为第六开关管，开关管P2～开关管P5的第二端，分别作为第二镜像单元的输出端。
示例性的，开关管P1～开关管P5可以是MOSFET，具体的，可以均是P沟道MOSFET。开关管N2的第一端，分别与开关管P1～开关管P5的控制端电连接。当开关管P1～开关管P5的控制端接收信号为低电平时，这些开关管导通。
图6中还示出了延时模块包括四个反相器的情况，其中，开关管P6和开关管N7构成第一个反向器，第一个反向器的第一端的电平由开关管P2的第二端的电平决定，第一个反向器的第二端的电平由开关管N3的第一端的电平决定，第一个反向器的输入端用于输入第一时钟信号，即信号CK0，第一个反向器的输出端用于输出反相之后的信号CK1，同时产生一次延时；同理，开关管P7和开关管N8构成第二个反向器，开关管P8和开关管N9构成三个反向器，开关管P9和开关管N10构成第四个反向器，第四个反向器的输出端用于输出第二时钟信号，即信号CK4。以上四个反相器将信号CK0经过四次反相，四次延时之后，变换为信号CK4输出。
示例性的，开关管P6～开关管P9可以是MOSFET，具体的，可以均是P沟道MOSFET，当开关管P6～开关管P9的控制端接收信号为低电平时，分别导通；开关管N7～开关管N10可以是MOSFET，具体的，可以均是N沟道MOSFET，当开关管N7～开关管N10的控制端接收信号为高电平时，分别导通。
可选的，继续参考图6，门电路包括与非门A3和第三反相器B3；
与非门A3的第一端作为门电路的第一输入端，与非门A3的第二端作为门电路的第二输入端，与非门A3的输出端与第三反相器B3的输入端电连接，与非门A3的输出端还与反相器的输入端电连接；
第三反相器B3的输出端作为门电路的输出端。
其中，与非门A3的第一端用于输入第二时钟信号，即信号CK4，与非门A3的第二输入端用于输入启动信号END，与非门A3的输出端与第一个反相器的输入端电连接，使与非门A3和四个反相器构成环形振荡器结构。与非门A3的输出端输出信号CK0，经过第三反相器B3取反后，向电荷泵输出时钟信号CK，以控制电荷泵的工作状态。
图6示出的振荡器的工作原理为：
(1)当启动信号END和时钟信号CK0均为高电平时：
开关管K1导通，开关管N1～开关管N6的控制端为高电平信号，分别导通，且导通电流的大小一致，方向均为从开关管N1的第一端到开关管N1的第二端，此时，开关管N7～开关管N10的第二端分别为高电平端；开关管P1～开关管P5的控制端为高电平信号，分别关断，此时，开关管P6～开关管P9的第一端分别为低电平端；根据反相器的原理，信号CK1为低电平，信号CK2为高电平，信号CK3为低电平，信号CK4为高电平，信号CK4和启动信号END经过与非门A3后，输出信号为低电平，(下一时刻第一个反相器的输入端的信号CK0也为低电平)，通过第三反相器B3输出高电平的时钟信号CK，驱动电荷泵开始工作。
(2)当启动信号END和时钟信号CK0均为低电平时：
开关管K1关断，开关管N1～开关管N6的控制端为低电平信号，分别关断，此时，开关管N7～开关管N10的第二端分别为低电平端；开关管P1～开关管P5的控制端低高电平信号，分别导通，且导通电流的大小一致，方向均为从开关管P1的第一端到开关管P1的第二端，此时，开关管P6～开关管P9的第一端分别为高电平端；根据反相器的原理，信号CK1为高电平，信号CK2为低电平，信号CK3为高电平，信号CK4为低电平，信号CK4和启动信号END经过与非门A3后，输出信号为高电平，(下一时刻第一个反相器的输入端的信号CK0也为高电平)，通过第三反相器B3输出低电平的时钟信号CK，驱动电荷泵停止工作。
本发明实施例提供的电荷泵系统，通过触发器处理比较器的输出信号，将处理后的信号作为振荡器的启动信号，使振荡器能够根据该启动信号为电荷泵输出时钟信号，以驱动电荷泵工作，解决了电荷泵系统中的时钟毛刺问题，避免了时钟毛刺导致的电荷泵系统内部节点出现错误，从而使下一次启动变慢或者失败，改进了电荷泵系统的性能，提升了电荷泵系统的工作效率。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种电荷泵系统，其特征在于，包括：比较器、复位置位触发器、振荡器、电荷泵和分压电路；
所述比较器包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述电荷泵包括时钟信号输入端和输出端，所述电荷泵的输出端通过所述分压电路电连接所述比较器的第一输入端，所述比较器的第二输入端用于输入参考电压；
所述复位置位触发器包括复位输入端、置位输入端以及输出端，所述振荡器包括输入端和输出端，所述复位置位触发器的复位输入端与所述比较器的输出端电连接，所述复位置位触发器的置位输入端与所述振荡器的输出端电连接；
所述振荡器的输入端与所述复位置位触发器的输出端电连接，所述振荡器的输出端与所述电荷泵的时钟信号输入端电连接；
所述振荡器包括：第一开关管、延时模块和门电路；
所述延时模块包括输入端和输出端，所述门电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述延时模块的输入端与所述第一开关管的第二端电连接，所述延时模块的输出端与所述门电路的第一输入端电连接；
所述第一开关管的控制端作为所述振荡器的输入端，所述第一开关管的第一端电连接电流源；
所述门电路的第二输入端与所述第一开关管的控制端电连接，所述门电路的输出端作为所述振荡器的输出端。
2.根据权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，所述复位置位触发器包括：第一逻辑门和第二逻辑门；
所述第一逻辑门包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第二逻辑门包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一逻辑门的第一输入端作为所述复位置位触发器的复位输入端，所述第一逻辑门的第二输入端与所述第二逻辑门的输出端电连接，所述第一逻辑门的输出端作为所述复位置位触发器的输出端；
所述第二逻辑门的第一输入端与所述第一逻辑门的输出端电连接，所述第二逻辑门的第二输入端作为所述复位置位触发器的置位输入端。
3.根据权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，还包括：第一反相器，所述振荡器的输出端通过所述第一反相器与所述复位置位触发器的复位输入端电连接。
4.根据权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，还包括：第二反相器，所述复位置位触发器的输出端通过所述第二反相器与所述振荡器的输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的电荷泵系统，其特征在于，所述延时模块包括第一镜像单元、第二镜像单元以及与所述第一镜像单元和所述第二镜像单元对应的反相器；
所述反相器包括输入端、输出端、第一端和第二端，所述反相器的输入端用于输入第一时钟信号，所述反相器的输出端作为所述延时模块的输出端，用于为所述门电路输出第二时钟信号；
所述第一镜像单元包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一镜像单元的输入端作为所述延时模块的输入端，与所述第一开关管的第二端电连接，所述第一镜像单元的第一输出端与所述第二镜像单元电连接，所述第一镜像单元的第二输出端与所述反相器的第二端电连接；
所述第二镜像单元包括输入端和输出端，所述第二镜像单元的输入端与所述第一镜像单元的第一输出端电连接，所述第二镜像单元的输出端与所述反相器的第一端电连接。
6.根据权利要求5所述的电荷泵系统，其特征在于，所述延时模块包括多个反相器，所述第一镜像单元包括多个第二输出端，所述第二镜像单元包括多个输出端；
每个所述第一镜像单元的第二输出端与每个所述反相器的第二端对应电连接，每个所述第二镜像单元的输出端与每个所述反相器的第一端对应电连接，第一个所述反相器的输入端用于输入第一时钟信号，后一个所述反相器的输入端与前一个所述反相器的输出端电连接，最后一个所述反相器的输出端作为所述延时模块的输出端。
7.根据权利要求6所述的电荷泵系统，其特征在于，所述第一镜像单元包括第二开关管、第三开关管和至少一个第四开关管；
所述第二开关管的控制端和第一端分别与所述第一镜像单元的输入端电连接，所述第二开关管的控制端还与所述第三开关管的控制端，以及所述第四开关管的控制端电连接，所述第二开关管的第二端与所述第三开关管的第二端，以及所述第四开关管的第二端电连接；
所述第三开关管的第一端作为所述第一镜像单元的第一输出端；
所述第四开关管的第一端作为所述第一镜像单元的第二输出端。
8.根据权利要求7所述的电荷泵系统，其特征在于，所述第二镜像单元包括第五开关管和至少一个第六开关管；
所述第五开关管的控制端和第二端分别与所述第二镜像单元的输入端电连接，所述第五开关管的控制端还与所述第六开关管的控制端电连接，所述第五开关管的第一端与所述第六开关管的第一端电连接；
所述第六开关管的第二端作为所述第二镜像单元的输出端。
9.根据权利要求8所述的电荷泵系统，其特征在于，所述门电路包括与非门和第三反相器；
所述与非门的第一端作为所述门电路的第一输入端，所述与非门的第二端作为所述门电路的第二输入端，所述与非门的输出端与所述第三反相器的输入端电连接，所述与非门的输出端还与所述反相器的输入端电连接；
所述第三反相器的输出端作为所述门电路的输出端。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116582111B (zh) * 2023-05-23 2024-02-23 合芯科技有限公司 振荡环电路及测量时序电路读取时间的装置和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102005917A (zh) * 2010-12-15 2011-04-06 电子科技大学 一种恒压输出电荷泵电路
CN105896962A (zh) * 2016-06-12 2016-08-24 北京兆易创新科技股份有限公司 一种电荷泵控制电路
CN107294376A (zh) * 2016-03-30 2017-10-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电荷泵稳压器及存储器、物联网设备
CN107994769A (zh) * 2017-12-13 2018-05-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种降低平均功耗的高压产生电路

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006051768B4 (de) * 2006-11-02 2015-11-26 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und Verfahren zum Feststellen einer Beeinträchtigung einer durch einen Regelkreis bereitgestellten geregelten Spannung und Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens
CN102594305A (zh) * 2011-01-17 2012-07-18 上海华虹集成电路有限责任公司 一种应用于智能卡时钟管脚的数字滤毛刺电路
TWI607623B (zh) * 2016-10-07 2017-12-01 新唐科技股份有限公司 切換式電容型直流轉直流轉換器及其控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102005917A (zh) * 2010-12-15 2011-04-06 电子科技大学 一种恒压输出电荷泵电路
CN107294376A (zh) * 2016-03-30 2017-10-24 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 电荷泵稳压器及存储器、物联网设备
CN105896962A (zh) * 2016-06-12 2016-08-24 北京兆易创新科技股份有限公司 一种电荷泵控制电路
CN107994769A (zh) * 2017-12-13 2018-05-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种降低平均功耗的高压产生电路

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