CN112002358A - 用于存储器的电荷泵系统电路及用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电路技术领域，公开一种用于存储器的电荷泵系统电路，包括依次串联的时钟电路、与门电路、时钟驱动器和电荷泵，电荷泵的第一输入端输入电压VCC，输出端与时钟电路的输出端之间连接一稳压电路，与门电路的第一输入端与稳压电路的输出端连接，第二输入端与时钟电路的输出端连接，稳压电路包括电压调整单元和状态控制单元，电压调整单元的输入端与电荷泵的输出端连接，被配置为对电荷泵产生的第一电压进行分压和调整；状态控制单元的第一输入端与电压调整单元的输出端连接，输出端和与门电路的第一输入端连接，被配置为控制第一电压的纹波幅度。使第一电压纹波幅度保持一致。本申请还公开一种用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法。

Description

用于存储器的电荷泵系统电路及用于稳定电荷泵系统输出电 压纹波的方法

技术领域

本申请涉及电路技术领域，例如涉及一种用于存储器的电荷泵系统电路及用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法。

背景技术

目前，集成电路芯片内部的高压电源大部分都是由电荷泵电路产生的。现有的电荷泵电路一般由时钟电路、电荷泵、输出稳压电路组成，其性能指标包括功耗效率、输出电压纹波幅度等，输出电压纹波幅度由输出稳压电路的输出电平决定，而该输出电平相对于时钟电路的时钟信号是不确定的，因此在各类存储器应用中，进行编程和擦除操作时，如果电荷泵输出电压纹波较大，会造成编程和擦除后存储器单元的阈值分散性加大；进行读操作时，如果电荷泵输出电压纹波较大，则会影响读灵敏度。因此减小电荷泵输出电压纹波幅度是设计电荷泵电路最重要的目标之一。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

电荷泵系统输出电压纹波幅度较大，该输出电压纹波幅度相对于时钟电路的时钟信号是不确定的，因此会影响存储器各项操作。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种用于存储器的电荷泵系统电路及用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法，以减小电荷泵系统输出电压纹波幅度，从而使输出电压纹波幅度相对于时钟电路的时钟信号是相对确定的，进而避免影响存储器各项操作的问题。

在一些实施例中，所述用于存储器的电荷泵系统电路包括依次串联的时钟电路、与门电路、时钟驱动器和电荷泵，电荷泵的第一输入端输入电压VCC，输出端与时钟电路的输出端之间连接一稳压电路，与门电路的第一输入端与稳压电路的输出端连接，第二输入端与时钟电路的输出端连接，稳压电路包括电压调整单元和状态控制单元，电压调整单元的输入端与电荷泵的输出端连接，被配置为对电荷泵产生的第一电压进行分压和调整；状态控制单元的第一输入端与电压调整单元的输出端连接，输出端和与门电路的第一输入端连接，被配置为控制第一电压的纹波幅度。

在一些实施例中，所述用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法中电荷泵系统包括上述电路，所述方法包括：检测电荷泵输出的第一电压，分压输出第二电压；比较第二电压和基准电压VREF的大小；利用比较结果在时钟信号的时钟沿采样输出第一电平；将第一电平和时钟信号进行与操作，并利用与操作的结果控制电荷泵产生第一电压。

在一些实施例中，所述存储器包括上述电荷泵系统电路。

本公开实施例提供的用于存储器的电荷泵系统电路及用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法，可以实现以下技术效果：

电荷泵将输入的电压VCC升高至第一电压，第一电压经由电压调整单元后被分压调整，调整后输出的电平经过状态控制单元后根据时钟电路被采样输出，该输出结果的脉冲宽度与时钟电路输出的时钟信号的周期一致，二者经过与门电路和时钟驱动器后的输出结果也只与时钟电路的输出有关，从而使电荷泵输出的第一电压的纹波幅度只与时钟电路有关，因此可以减小电荷泵系统输出电压纹波幅度，从而使输出电压纹波幅度相对于时钟电路的时钟信号是相对确定的，进而避免影响存储器各项操作。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的一个用于存储器的电荷泵系统电路的整体电路示意图；

图2是本公开实施例提供的一个时钟电路的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一个电压调整单元的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法的示意图。

附图标记：

01：时钟电路；11：振荡器；12：频率控制器；02：与门电路；03：时钟驱动器；04：电荷泵；05：稳压电路；51：电压调整单元；52：状态控制单元；511：电压检测模块；512：比较器

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1所示，本公开实施例提供一种用于存储器的电荷泵系统电路，包括依次串联的时钟电路01、与门电路02、时钟驱动器03和电荷泵04，电荷泵04的第一输入端输入电压VCC，输出端与时钟电路01的输出端之间连接一稳压电路05，与门电路02的第一输入端与稳压电路05的输出端连接，第二输入端与时钟电路01的输出端连接，稳压电路05包括电压调整单元51和状态控制单元52；电压调整单元51的输入端与电荷泵04的输出端连接，被配置为对电荷泵04产生的第一电压进行分压和调整；状态控制单元52的第一输入端与电压调整单元51的输出端连接，输出端和与门电路02的第一输入端连接，被配置为控制第一电压的纹波幅度。

采用本公开实施例提供的用于存储器的电荷泵系统电路，通过电荷泵04将输入的电压VCC升高至第一电压，第一电压经由电压调整单元51后被分压调整，调整后输出的电平经过状态控制单元52后根据时钟电路01被采样输出，该输出结果的脉冲宽度与时钟电路01输出的时钟信号的周期一致，二者经过与门电路02和时钟驱动器03后的输出结果也只与时钟电路01的输出有关，从而使电荷泵04输出的第一电压的纹波幅度只与时钟电路01有关，因此可以减小电荷泵系统输出电压纹波幅度，从而使输出电压纹波幅度相对于时钟电路的时钟信号是相对确定的，进而避免影响存储器各项操作。

可选地，将与门电路转换为或门电路或者是其他的简单逻辑电路，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

可选地，结合图1和图2所示，时钟电路01包括振荡器11，该振荡器11输出端和与门电路02的第二输入端连接，被配置为产生时钟信号。这样，振荡器11产生的时钟信号与状态控制单元52经过与门电路02后可以控制电荷泵04正常工作或停止工作。在状态控制单元52输出为低电平的情况下，电荷泵04停止工作；在状态控制单元52输出为高电平的情况下，电荷泵04正常工作。

可选地，通过变换状态控制单元输出电平为低电平的情况下，电荷泵正常工作，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

可选地，状态控制单元52包括边沿触发器，其第一输入端与电压调整单元51的输出端连接；时钟沿输入端与振荡器11的输出端连接；输出端和与门电路02的第一输入端连接。这样，边沿触发器的时钟由振荡器11输出的时钟信号控制，电压调整单元51输出的电平经过边沿触发器，在时钟信号的上升沿采样输出电平，该输出电平的脉冲宽度与时钟信号的周期一致，与电压调整单元51输出的电平的脉冲宽度无关，从而可以使第一电压每一次的电压纹波幅度都保持一致，总的波纹幅度可以得到有效控制。

可选地，边沿触发器在时钟信号的下降沿采样，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

可选地，时钟电路还包括频率控制器12，该频率控制器12输入端与边沿触发器的输出端连接，输出端与振荡器11的输入端连接，被配置为控制时钟信号的频率。这样，使得振荡器11输出的时钟信号的频率可调。通过调节时钟信号的频率，可以调节与门电路02输出的电平的脉冲宽度，从而调节第一电压的纹波幅度。时钟信号的周期越短，与门电路02输出的电平的脉冲宽度就越短，第一电压的纹波幅度就越小。

可选地，在边沿触发器输出为低电平的情况下，频率控制器12为默认模式；在边沿触发器输出为高电平的情况下，频率控制器12为工作模式。这样，在边沿触发器输出为低电平的情况下，经过与门电路02后使得电荷泵04停止工作，此时频率控制器12启动默认模式；在边沿触发器输出为高电平的情况下，电荷泵04可以正常工作，此时频率控制器12启动工作模式，通过调节时钟信号的频率，可以调节与门电路02输出的电平的脉冲宽度，从而调节第一电压的纹波幅度。

可选地，结合图3所示，电压调整单元51包括电压检测模块511和比较器512；电压检测模块511输入端与电荷泵的输出端连接，被配置为检测第一电压的大小并对第一电压分压，输出第二电压；比较器512与电压检测模块511的输出端连接，被配置为比较第二电压与基准电压VREF的大小。这样，通过电压调整单元51的电压检测模块511和比较器512可以将电荷泵输出的第一电压稳定至额定电压。

可选地，比较器512包括第一输入端、第二输入端和输出端；第一输入端与电压检测模块511的输出端连接；第二输入端输入基准电压VREF；输出端与边沿触发器的信号输入端连接。这样，比较器512比较第二电压和基准电压VREF的大小，在第二电压大于基准电压VREF的情况下，比较器512输出结果为低电平；在第二电压小于基准电压VREF的情况下，比较器512输出结果为高电平。

结合图4所示，本公开实施例提供一种用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法，其中电荷泵系统包括上述电路，该用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法包括：

S1，检测电荷泵输出的第一电压，分压输出第二电压。

S2，比较第二电压和基准电压VREF的大小。

S3，利用比较结果在时钟信号的时钟沿采样输出第一电平。

S4；将第一电平和时钟信号进行与操作，并利用与操作的结果控制电荷泵产生第一电压。

采用本公开实施例提供的用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法，通过电荷泵将输入的电压VCC升高至第一电压后被分压调整输出第二电压，比较该第二电压和基准电压VREF的大小并利用比较结果在时钟信号的时钟沿采样输出第一电平，该第一电平的脉冲宽度与时钟信号的周期一致，二者经过与门操作后的输出结果也只与时钟信号有关，从而使电荷泵输出的第一电压的纹波幅度只与时钟信号有关，因此第一电压每一次的电压纹波幅度都保持一致，总的波纹幅度可以得到有效控制。

可选地，用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法还包括调节时钟信号的输出频率。通过调节时钟信号的频率，可以调节与操作的输出结果的脉冲宽度，从而调节第一电压的纹波幅度。时钟信号的周期越短，与操作的输出结果的脉冲宽度就越短，第一电压的纹波幅度就越小。

本公开实施例提供一种存储器，包括上述电荷泵系统电路。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法。

存储器可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为执行上述用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。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、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种用于存储器的电荷泵系统电路，包括依次串联的时钟电路、与门电路、时钟驱动器和电荷泵，所述电荷泵的第一输入端输入电压VCC，输出端与所述时钟电路的输出端之间连接一稳压电路，所述与门电路的第一输入端与所述稳压电路的输出端连接，第二输入端与所述时钟电路的输出端连接，其特征在于，所述稳压电路包括：

电压调整单元，输入端与所述电荷泵的输出端连接，被配置为对所述电荷泵产生的第一电压进行分压和调整；

状态控制单元，第一输入端与所述电压调整单元的输出端连接，输出端与所述与门电路的第一输入端连接，被配置为控制所述第一电压的纹波幅度。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述时钟电路包括：

振荡器，输出端与所述与门电路的第二输入端连接，被配置为产生时钟信号。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述状态控制单元包括：

边沿触发器，其第一输入端与所述电压调整单元的输出端连接；时钟沿输入端与所述振荡器的输出端连接；输出端与所述与门电路的第一输入端连接。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述时钟电路还包括：

频率控制器，输入端与所述边沿触发器的输出端连接，输出端与所述振荡器的输入端连接，被配置为控制所述时钟信号的频率。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，

在所述边沿触发器输出低电平的情况下，所述频率控制器为默认模式；

在所述边沿触发器输出高电平的情况下，所述频率控制器为工作模式。

6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电压调整单元包括：

电压检测模块，输入端与所述电荷泵的输出端连接，被配置为检测所述第一电压的大小并对第一电压分压，输出第二电压；

比较器，与所述电压检测模块的输出端连接，被配置为比较所述第二电压与基准电压VREF的大小。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述比较器包括：

第一输入端，与所述电压检测模块的输出端连接；

第二输入端，输入所述基准电压VREF；

输出端，与所述边沿触发器的信号输入端连接。

8.一种用于稳定电荷泵系统输出电压纹波的方法，所述电荷泵系统包括如权利要求1至7任一项所述的电路，其特征在于，所述方法包括：

检测电荷泵输出的第一电压，分压输出第二电压；

比较所述第二电压和基准电压VREF的大小；

利用比较结果在时钟信号的时钟沿采样输出第一电平；

将所述第一电平和所述时钟信号进行与操作，并利用与操作的结果控制电荷泵产生第一电压。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

调节所述时钟信号的输出频率。

10.一种存储器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的电荷泵系统电路。

Images