CN114137294A - 电压检测电路及电荷泵电路 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种电压检测电路以及应用该电压检测电路的电荷泵电路,电压检测电路包括:电压抬升模块,用于将待测电压进行调整后输出调整电压,所述调整电压等于所述待测电压与基准电压之和;其中,所述基准电压由正温度系数的第一电压和负温度系数的第二电压组合产生。本公开实施例可以提高负电压检测的准确度。

Description

电压检测电路及电荷泵电路
技术领域
本公开涉及电子电路技术领域,具体而言,涉及一种能够提高负电压检测准确度的电压检测电路以及应用该电压检测电路的电荷泵电路。
背景技术
DRAM(Dynamic Random Access Memory,动态随机存取存储器)芯片在工作过程中需要用到多种电荷泵电路为内部电路提供多种电源,例如将WL(Word Line,字线)打开时,需要将WL上拉至VPP电压(2.9V)以充分开启存取晶体管;WL关闭时,需要将WL拉至负电压VKK或者Vnwl(例如-0.2V)以减小漏电流;此外需要将存取晶体管的衬底电位置于负电位VBB(-0.7V)以增加其阈值电压,这样可以进一步减小漏电流。
电荷泵电路通常包括电荷泵核心电路和振荡器电路,并配置电压检测电路,电压检测电路用于在检测到电荷泵电路的输出电压达到预设值时,停止振荡器电路的工作进而将核心电路停止;当检测到输出电压偏离预设值时,重新开启振荡器使电荷泵进入泵模式。
当电荷泵电路的输出电压即待测电压为负电压时,相关技术中的电压检测电路通常使用晶体管叠加方式将待测电压进行抬升,再将抬升后的电压与参考电压进行比较来实现检测。但是,由于供电电压的扰动或者晶体管阈值电压的随机偏差,常常导致抬升后的电压产生较大的偏差,进而影响对待测电压(负电压)的检测准确度。
因此,需要一种能够有效提高电压检测准确度尤其是负电压检测准确度的电压检测电路。
需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种电压检测电路以及应用该电压检测电路的电荷泵电路,用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的负电压检测不准确问题。
根据本公开的第一方面,提供一种电压检测电路,包括:电压抬升模块,用于将待测电压进行调整后输出调整电压,所述调整电压等于所述待测电压与基准电压之和;其中,所述基准电压由正温度系数的第一电压和负温度系数的第二电压组合产生。
在本公开的一种示例性实施例中,所述电压抬升模块包括:正温度系数元件,用于产生正温度系数的第一电压;负温度系数元件,用于产生负温度系数的第二电压。
在本公开的一种示例性实施例中,所述正温度系数与所述负温度系数的绝对值相等。
在本公开的一种示例性实施例中,所述正温度系数元件为第一电阻,所述负温度系数元件为二极管或双极型晶体管的发射结。
在本公开的一种示例性实施例中,所述负温度系数元件的第一端连接所述待测电压,第二端连接所述正温度系数元件的第一端,所述正温度系数元件的第二端输出所述调整电压。
在本公开的一种示例性实施例中,所述正温度系数元件的第一端连接所述待测电压,第二端连接所述负温度系数元件的第一端,所述负温度系数元件的第二端输出所述调整电压。
在本公开的一种示例性实施例中,还包括:电流产生模块,所述电流产生模块与所述电压抬升模块连接,用于向所述电压抬升模块提供恒定电流。
在本公开的一种示例性实施例中,所述电流产生模块包括:第一开关管,第一端连接电源电压,第二端连接第一节点,控制端连接第二节点;第二开关管,第一端连接所述电源电压,第二端连接第三节点,控制端连接所述第二节点;第三开关管,第一端连接所述电源电压,控制端连接所述第二节点,第二端用于输出所述恒定电流;第一双极型晶体管,发射极通过第二电阻连接所述第一节点,集电极和基极接地;第二双极型晶体管,发射极连接所述第三节点,集电极和基极接地;放大器,同相输入端连接所述第一节点,反向输入端连接所述第三节点,输出端连接所述第二节点。
在本公开的一种示例性实施例中,所述第一电阻为可调电阻。
在本公开的一种示例性实施例中,所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管均为P型晶体管,所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管均为PNP型三极管。
在本公开的一种示例性实施例中,所述待测电压为负电压。
在本公开的一种示例性实施例中,还包括:比较器,第一端连接参考电压,第二端连接所述调整电压;
根据本公开的第二方面,提供一种电荷泵电路,包括如上任一项所述的电压检测电路。
本公开实施例通过使用正温度系数的第一电压和负温度系数的第二电压产生基准电压,并使用该基准电压抬升待测电压,可以不受温度变动影响地抬升待测电压以便于检测,进而可以提高负电压的检测准确度。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开示例性实施例中电压检测电路的结构示意图。
图2是本公开一个实施例中电压抬升模块的示意图。
图3A和图3B是本公开实施例中正温度系数元件和负温度系数元件的连接方式示意图。
图4A~图4C是本公开实施例中正温度系数元件和负温度系数元件的电路实施例示意图。
图5是本公开另一个实施例中电压检测电路的结构示意图。
图6是本公开一个实施例中图5所示电流产生模块的电路示意图。
图7A~图7C是本公开实施例中电压检测电路的电路示意图。
图8是本公开又一个实施例中电压检测电路的示意图。
图9是本公开示例性实施例中电荷泵电路的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外,附图仅为本公开的示意性图解,图中相同的附图标记表示相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体,不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
下面结合附图对本公开示例实施方式进行详细说明。
图1是本公开示例性实施例中电压检测电路的结构示意图。
参考图1,电压检测电路100可以包括:
电压抬升模块11,用于将待测电压Vt进行调整后输出调整电压Vo,调整电压Vo等于待测电压Vt与基准电压Vz之和;
其中,基准电压Vz由正温度系数的第一电压和负温度系数的第二电压组合产生。
在本公开的一种示例性实施例中,正温度系数与负温度系数的绝对值相等。此时,由于基准电压Vz由第一电压V1和第二电压V2组合产生,第一电压V1的正温度系数的绝对值与第二电压V2的负温度系数的绝对值相等,二者受温度影响变动的幅度相同,方向相反,从而可以相互抵消,有效避免温度变动对基准电压Vz的影响,进而准确地抬升待测电压Vt,实现对待测电压Vt的准确测量。
在一些实施例中,待测电压Vt为负电压,例如为DRAM电路中使用的电压VBB或VKK。当待测电压Vt为VBB或VKK时,基准电压Vz例如可以为1.2V。
由于被不受温度影响的基准电压Vt抬升,该负电压可以被准确地测量。在另一些实施例中,待测电压Vt也可以为正电压,本公开对此不作特殊限制。
图2是本公开一个实施例中电压抬升模块的示意图。
参考图2,在本公开的一种示例性实施例中,电压抬升模块11可以包括:
正温度系数元件111,用于产生正温度系数的第一电压V1;
负温度系数元件121,用于产生负温度系数的第二电压V2。
正温度系数元件111产生的第一电压V1和负温度系数元件121产生的第二电压V2组合形成基准电压Vz。在本公开实施例中,在设置正温度系数元件111和负温度系数元件121时,需要保证第一电压V1受温度影响而产生的变动和第二电压V2受温度影响而产生的变动能够正好抵消。
在一个实施例中,第一电压V1与第二电压V2的组合方式例如可以为加权和。当正温度系数和负温度系数的绝对值相等时,第一电压V1和第二电压V2的权重可以相等,即Vz=V1+V2。在本公开的其他实施例中,第一电压V1和第二电压V2的组合方式还可以为相减、乘积或者其他方式,本公开对此不作特殊限制。
由于第一电压V1和第二电压V2受温度影响的变动能够正好抵消,基准电压Vz能够不受温度变动影响而维持稳定。
图3A和图3B是本公开实施例中正温度系数元件和负温度系数元件的连接方式示意图。
参考图3A和图3B,在一些实施例中,负温度系数元件12的第一端连接待测电压Vt,第二端连接正温度系数元件11的第一端,正温度系数元件11的第二端输出调整电压Vo,如图3A所示;在另一些实施例中,正温度系数元件11的第一端连接待测电压Vt,第二端连接负温度系数元件12的第一端,负温度系数元件12的第二端输出调整电压Vo,如图3B所示。图3A和图3B中的f(V1,V2)表示V1与V2通过多种方式形成的组合电压,即上文中的基准电压Vz。
图4A~图4C是本公开实施例中正温度系数元件和负温度系数元件的电路实施例示意图。
参考图4A,在一个实施例中,正温度系数元件例如可以为第一电阻R1,负温度系数元件例如可以为二极管D。二极管D的负极连接待测电压Vt,正极连接第一电阻R1的第一端,第一电阻R1的第二端输出调整电压Vo。
在其他实施例中,正温度系数元件例如可以为第一电阻R1,负温度系数元件例如可以为双极型晶体管的发射结。
参考图4B,当双极型晶体管T0为NPN型晶体管时,T0的射极连接待测电压Vt,集电极和基极连接第一电阻R1的第一端。
参考图4C,当双极型晶体管T0为PNP型晶体管时,T0的射极连接第一电阻R1的第一端,集电极和基极连接待测电压Vt。
在图4A~图4C所示实施例中,第一电阻R1例如可以为可调电阻,以克服第一电阻R1受制造工艺影响产生的误差。
图5是本公开另一个实施例中电压检测电路的结构示意图。
参考图5,在一个实施例中,电压检测电路100还可以包括:
电流产生模块12,连接于电压抬升模块11,用于向电压抬升模块11提供恒定电流I。
图6是本公开一个实施例中图5所示电流产生模块的电路示意图。
参考图6,在一个实施例中,电流产生模块12可以包括:
第一开关管M1,第一端连接电源电压,第二端连接第一节点N1,控制端连接第二节点N2;
第二开关管M2,第一端连接电源电压,第二端连接第三节点N3,控制端连接第二节点N2;
第三开关管M3,第一端连接电源电压,控制端连接第二节点N2,第二端输出恒定电流I;
第一双极型晶体管T1,发射极通过第二电阻R2连接第一节点N1,集电极和基极接地;
第二双极型晶体管T2,发射极连接第三节点N3,集电极和基极接地;
放大器OP,同相输入端连接第一节点N1,反向输入端连接第三节点N3,输出端连接第二节点N2。
在图6所示实施例中,第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管均为P型晶体管,第一双极型晶体管T1和第二双极型晶体管T2均为PNP型三极管。在其他实施例中各开关管和三极管也可以为其他类型。
第三开关管M3的第二端用于连接电压抬升模块11。
图7A~图7C是本公开实施例中电压检测电路的电路示意图。
图7A对应图4A。参考图7A,当电流产生模块12对电压抬升模块11输出恒定电流I时,第三开关管M3的第二端连接第一电阻R1的第二端。此时第一电阻R1和二极管D受恒定电流I影响分别产生分压V1和V2,从而使第一电阻R1的第二端的电压Vo=Vt+V1+V2,此时,Vz=V1+V2。
图7B对应图4B。参考图7B,当负温度系数元件为NPN型晶体管T0时,由于T0的基极与集电极短接于R1的第一端,T0此刻等同于正极连接R1第一端、负极接地的二极管,该二极管受恒定电流I的影响同样产生分压V2,从而使第一电阻R1的第二端的电压Vo=Vt+V1+V2,此时,Vz=V1+V2。
图7C对应图4C。参考图7C,当负温度系数元件为PNP型晶体管T0时,由于T0的基极与集电极短接到地,T0此刻等同于正极连接R1第一端、负极接地的二极管,该二极管受恒定电流I的影响同样产生分压V2,从而使第一电阻R1的第二端的电压Vo=Vt+V1+V2,此时,Vz=V1+V2。
图8是本公开又一个实施例中电压检测电路的示意图。
参考图8,在一个实施例中,电压检测电路100还可以包括比较器13,比较器13的第一输入端连接参考电压Vref,第二端连接调整电压Vo,用于输出调整电压Vo与参考电压Vref的比较结果。
图9是本公开示例性实施例中电荷泵电路的示意图。
参考图9,电荷泵电路900包括:
振荡电路91,用于产生振荡信号;
电荷泵核心电路92,用于抬升振荡信号以输出待测电压Vt;
电压检测模块93,用于接收并检测待测电压Vt,以根据检测结果控制振荡电路91的运行。
其中,电压检测模块93包括以上任一个实施例所述的电压检测电路100。
应当注意,尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元,但是这种划分并非强制性的。实际上,根据本公开的实施方式,上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之,上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和构思由权利要求指出。

Claims (13)

1.一种电压检测电路,其特征在于,包括:
电压抬升模块,用于将待测电压进行调整后输出调整电压,所述调整电压等于所述待测电压与基准电压之和;
其中,所述基准电压由正温度系数的第一电压和负温度系数的第二电压组合产生。
2.如权利要求1所述的电压检测电路,其特征在于,所述电压抬升模块包括:
正温度系数元件,用于产生所述第一电压;
负温度系数元件,用于产生所述第二电压。
3.如权利要求1或2所述的电压检测电路,其特征在于,所述正温度系数与所述负温度系数的绝对值相等。
4.如权利要求2所述的电压检测电路,其特征在于,所述正温度系数元件为第一电阻,所述负温度系数元件为二极管或双极型晶体管的发射结。
5.如权利要求2所述的电压检测电路,其特征在于,所述负温度系数元件的第一端连接所述待测电压,第二端连接所述正温度系数元件的第一端,所述正温度系数元件的第二端输出所述调整电压。
6.如权利要求2所述的电压检测电路,其特征在于,所述正温度系数元件的第一端连接所述待测电压,第二端连接所述负温度系数元件的第一端,所述负温度系数元件的第二端输出所述调整电压。
7.如权利要求1所述的电压检测电路,其特征在于,还包括:
电流产生模块,连接于所述电压抬升模块,用于向所述电压抬升模块提供恒定电流。
8.如权利要求7所述的电压检测电路,其特征在于,所述电流产生模块包括:
第一开关管,第一端连接电源电压,第二端连接第一节点,控制端连接第二节点;
第二开关管,第一端连接所述电源电压,第二端连接第三节点,控制端连接所述第二节点;
第三开关管,第一端连接所述电源电压,控制端连接所述第二节点,第二端用于输出所述恒定电流;
第一双极型晶体管,发射极通过第二电阻连接所述第一节点,集电极和基极接地;
第二双极型晶体管,发射极连接所述第三节点,集电极和基极接地;
放大器,同相输入端连接所述第一节点,反向输入端连接所述第三节点,输出端连接所述第二节点。
9.如权利要求4所述的电压检测电路,其特征在于,所述第一电阻为可调电阻。
10.如权利要求8所述的电压检测电路,其特征在于,所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管均为P型晶体管,所述第一双极型晶体管和所述第二双极型晶体管均为PNP型三极管。
11.如权利要求1所述的电压检测电路,其特征在于,所述待测电压为负电压。
12.如权利要求1所述的电压检测电路,其特征在于,还包括:
比较器,第一端连接参考电压,第二端连接所述调整电压。
13.一种电荷泵电路,其特征在于,包括:
如权利要求1~12任一项所述的电压检测电路。
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