CN117040269A - 一种具有快速启动功能的负压产生电路 - Google Patents

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Abstract

随着通讯系统的迅速发展，射频系统对射频开关芯片的要求越来越高，如何快速的产生稳定的负压成为射频开关设计的重点和难点之一。本发明提出了一种具有快速启动功能的负压产生电路，包括振荡器、时钟缓冲器、电荷泵以及负压检测电路；振荡器的输出端连接时钟缓冲器的输入端，时钟缓冲器的输出端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端输出稳定的负压；同时，电荷泵的输出端连接负压检测电路的输入端，负压检测电路的输出端输出使能信号，该使能信号控制振荡器的振荡频率。相比于传统的负压产生电路，能够产生相同大小的稳定负压，该电路所用的时间更少，从而可以减小负压开关切换的时间间隔。

Description

一种具有快速启动功能的负压产生电路
技术领域
本发明属于集成电路设计与制造领域，具体涉及一种具有快速启动功能的负压产生电路。
背景技术
随着通讯系统的迅速发展，射频系统对射频开关芯片的要求越来越高。线性度是射频开关芯片的重要指标，线性度越高，射频开关的功率处理能力越强。当开关管关断时，在开关管的栅极提供负压偏置可以显著的提高射频开关的线性度。如何快速的产生稳定的负压成为射频开关设计的重点和难点之一。
发明内容
为此，本发明提出了一种具有快速启动功能的负压产生电路，相比于传统的负压产生电路，能够产生相同大小的稳定负压，该电路所用的时间更少，从而可以减小负压开关切换的时间间隔。
本发明的一种具有快速启动功能的负压产生电路，包括振荡器、时钟缓冲器、电荷泵以及负压检测电路；振荡器的输出端连接时钟缓冲器的输入端，时钟缓冲器的输出端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端输出稳定的负压；同时，电荷泵的输出端连接负压检测电路的输入端，负压检测电路的输出端输出使能信号，该使能信号控制振荡器的振荡频率。
振荡器包括：I1～I5五个反相器，P1～P4四个PMOS管，M1～M6六个NMOS管，开关S1、S2，电阻对R1、R2和电容C；P1、M1的源极连接P4、M4的栅极，M5的源极和P2、M2的栅极，P2、M2的源极连接M6的源极和P1、M1的栅极；P4、M4的源极连接I4的输入端和P3、M3的栅极，P4、M4的栅极连接M5的源极；P3、M3的源极连接I1、I2的输入端和电容C的上极板，I1的输出端连接M6的栅极，I2的输出端连接I3的输入端，I3的输出端连接M5的栅极；电阻对R1上方电阻一端连接电源VCC，另一端连接P3的源极，下方电阻一端连接地GND，另一端连接M3的源极；电阻对R2上方电阻一端连接电源VCC，另一端通过S1连接P3的源极，下方电阻一端连接地GND，另一端通过S2连接M3的源极；S1、S2的导通或关断由使能信号EN控制，I4的输出端连接I5的输入端，I5的输出端作为振荡器的输出端。
时钟缓冲器包括两个与非门和十七个反相器；输入信号IN输入到反相器I10的输入端和与非门I1的第一输入端，I1的第二输入端连接反相器I19的输出端，I1的输出端连接反相器I2的输入端；反相器I2～I9同向串联连接，I9的输出端作为电荷泵的第一输入端，并且连接与非门I11的第一输入端，I11的第二输入端连接反相器I10的输出端，I11的输出端连接反相器I12的输入端；反相器I12～I19串联连接，I19的输出端作为时电荷泵的第二输入端。
电荷泵包括四个PMOS管P1～P4，四个NMOS管M1～M4，五个电容Cp1、Cp2、Cp3、Cp4、CL；第一输入端CLK1通过电容Cp1连接P1、M1的漏极和P2、M2的栅极，通过电容Cp4连接P4、M4的漏极和P3、M3的栅极，第二输入端CLK2通过电容Cp2连接P2、M2的漏极和P1、M1的栅极，通过电容Cp3连接P3、M3的漏极和P4、M4的栅极，P1、P2的源极连接到地，M1、P3共源连接，M2、P4共源连接，M3、M4共源连接作为电荷泵电路的输出端，并通过电容CL连接到地。
负压检测电路包括五个PMOS管P1～P5，七个NMOS管M1～M7，两个电阻R1、R2；电阻R1、R2串联连接，一端连接电源VCC，另一端连接M1的漏极，M1的栅极连接到地，源极作为输入端连接负压产生电路的输出端，R1、R2的中心抽头连接P1、M2的栅极，P1、M2共漏连接P2、M3的漏极和P3、M5的栅极，P3、M5共漏连接P2、P4、M3、M4、M6的栅极，M3的源极连接M4的漏极，P4、M6共漏连接P5、M7的栅极。P5、M7的漏极作为负压检测电路的输出端，P1～P5的源极连接电源电压VCC，M2、M4、M5、M6、M7的源极连接到地。
MOS管采用2.5V工艺，电源电压VCC采用2.5V，电荷泵稳定后输出负压为-3V。
本发明的有益效果在于
实现了负压产生电路中负压的快速建立，使得负压的建立时间大大缩短。
附图说明
图1为本发明电路原理图。
图2为振荡器原理图。
图3为时钟缓冲电路原理图。
图4为电荷泵原理图。
图5为负压检测电路原理图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1、2、3、4、5示例说明本实施方式，在示例中，电压电压为2.5V，MOS管为2.5VMOS管，因此MOS管任意两端电压差不得超过2.5V。
本发明的一种具有快速启动功能的负压产生电路如图1所示，包括振荡器、时钟缓冲器、电荷泵以及负压检测电路。电路的快速启动功能由负压检测电路实现。
在负压产生电路中，振荡器的输出端连接时钟缓冲器的输入端，时钟缓冲器的输出端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端输出稳定的负压。同时，电荷泵的输出端连接负压检测电路的输入端，负压检测电路的输出端输出使能信号EN，该使能信号控制振荡器的振荡频率。
振荡器如图2所示，包括I1～I5五个反相器，P1～P4四个PMOS管，M1～M6六个NMOS管，开关S1、S2，电阻对R1、R2和电容C。P1、M1的源极连接P4、M4的栅极，M5的源极和P2、M2的栅极。P2、M2的源极连接M6的源极和P1、M1的栅极。P4、M4的源极连接I4的输入端和P3、M3的栅极，P4、M4的栅极连接M5的源极。P3、M3的源极连接I1、I2的输入端和电容C的上极板。I1的输出端连接M6的栅极，I2的输出端连接I3的输入端，I3的输出端连接M5的栅极。上方电阻R1一端连接电源VCC，另一端连接P3的源极。下方电阻R1一端连接地GND，另一端连接M3的源极。上方电阻R2一端连接电源VCC，另一端通过S1连接P3的源极。下方电阻R2一端连接地GND，另一端通过S2连接M3的源极。S1、S2的导通或关断由使能信号EN控制。I4的输出端连接I5的输入端，I5的输出端作为振荡器的输出端。
时钟缓冲电路如图3所示，包括两个与非门和十七个反相器。输入信号IN输入到反相器I10的输入端和与非门I1的第一输入端，I1的第二输入端连接反相器I19的输出端。I1的输出端连接反相器I2的输入端。反相器I2～I9串联连接，I9的输出端作为电荷泵电路的第一输入端，并且连接与非门I11的第一输入端，I11的第二输入端连接反相器I10的输出端，I11的输出端连接反相器I12的输入端。反相器I12～I19串联连接，I19的输出端作为电荷泵电路的第二输入端。
电荷泵电路如图4所示，包括四个PMOS管P1～P4，四个NMOS管M1～M4，五个电容Cp1、Cp2、Cp3、Cp4、CL。第一输入端CLK1通过电容Cp1连接P1、M1的漏极和P2、M2的栅极，通过电容Cp4连接P4、M4的漏极和P3、M3的栅极。第二输入端CLK2通过电容Cp2连接P2、M2的漏极和P1、M1的栅极，通过电容Cp3连接P3、M3的漏极和P4、M4的栅极。P1、P2的源极连接到地。M1、P3共源连接，M2、P4共源连接。M3、M4共源连接作为电荷泵电路的输出端，并通过电容CL连接到地。
负压检测电路如图5所示，包括五个PMOS管P1～P5，七个NMOS管M1～M7，两个电阻R1、R2。电阻R1、R2串联连接，一端连接电源VCC，另一端连接M1的漏极。M1的栅极连接到地，源极作为输入端连接负压产生电路的输出端。R1、R2的中心抽头连接P1、M2的栅极。P1、M2共漏连接P2、M3的漏极和P3、M5的栅极。P3、M5共漏连接P2、P4、M3、M4、M6的栅极。M3的源极连接M4的漏极。P4、M6共漏连接P5、M7的栅极。P5、M7的漏极作为负压检测电路的输出端。P1～P5的源极连接电源电压VCC。M2、M4、M5、M6、M7的源极连接到地。
在电路的初始状态，负压尚未建立，电荷泵输出为0。此时负压检测电路输入端口NEGV为0，M1关断，R1、R2的中心抽头处为高电平，负压检测电路的输出端输出高电平。振荡器中开关S1、S2导通。振荡器中电流增大，输出信号的振荡频率加快，从而加快负压建立的速度。当电荷泵输出的负压较大时，M1导通，R1、R2的中心抽头处为低电平，负压检测电路输出为低电平，振荡器中开关S1、S2关断，电流减小，振荡频率变慢，降低电路功耗。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有快速启动功能的负压产生电路，其特征在于：包括振荡器、时钟缓冲器、电荷泵以及负压检测电路；振荡器的输出端连接时钟缓冲器的输入端，时钟缓冲器的输出端连接电荷泵的输入端，电荷泵的输出端输出稳定的负压；同时，电荷泵的输出端连接负压检测电路的输入端，负压检测电路的输出端输出使能信号，该使能信号控制振荡器的振荡频率。
2.根据权利要求1所述的一种具有快速启动功能的负压产生电路，其特征在于：所述振荡器包括：I1～I5五个反相器，P1～P4四个PMOS管，M1～M6六个NMOS管，开关S1、S2，电阻对R1、R2和电容C；P1、M1的源极连接P4、M4的栅极，M5的源极和P2、M2的栅极，P2、M2的源极连接M6的源极和P1、M1的栅极；P4、M4的源极连接I4的输入端和P3、M3的栅极，P4、M4的栅极连接M5的源极；P3、M3的源极连接I1、I2的输入端和电容C的上极板，I1的输出端连接M6的栅极，I2的输出端连接I3的输入端，I3的输出端连接M5的栅极；电阻对R1上方电阻一端连接电源VCC，另一端连接P3的源极，下方电阻一端连接地GND，另一端连接M3的源极；电阻对R2上方电阻一端连接电源VCC，另一端通过S1连接P3的源极，下方电阻一端连接地GND，另一端通过S2连接M3的源极；S1、S2的导通或关断由使能信号EN控制，I4的输出端连接I5的输入端，I5的输出端作为振荡器的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种具有快速启动功能的负压产生电路，其特征在于：所述时钟缓冲器包括两个与非门和十七个反相器；输入信号IN输入到反相器I10的输入端和与非门I1的第一输入端，I1的第二输入端连接反相器I19的输出端，I1的输出端连接反相器I2的输入端；反相器I2～I9同向串联连接，I9的输出端作为电荷泵的第一输入端，并且连接与非门I11的第一输入端，I11的第二输入端连接反相器I10的输出端，I11的输出端连接反相器I12的输入端；反相器I12～I19串联连接，I19的输出端作为时电荷泵的第二输入端。
4.根据权利要求1所述的一种具有快速启动功能的负压产生电路，其特征在于：所述电荷泵包括四个PMOS管P1～P4，四个NMOS管M1～M4，五个电容Cp1、Cp2、Cp3、Cp4、CL；第一输入端CLK1通过电容Cp1连接P1、M1的漏极和P2、M2的栅极，通过电容Cp4连接P4、M4的漏极和P3、M3的栅极，第二输入端CLK2通过电容Cp2连接P2、M2的漏极和P1、M1的栅极，通过电容Cp3连接P3、M3的漏极和P4、M4的栅极，P1、P2的源极连接到地，M1、P3共源连接，M2、P4共源连接，M3、M4共源连接作为电荷泵电路的输出端，并通过电容CL连接到地。
5.根据权利要求1所述的一种具有快速启动功能的负压产生电路，其特征在于：所述负压检测电路包括五个PMOS管P1～P5，七个NMOS管M1～M7，两个电阻R1、R2；电阻R1、R2串联连接，一端连接电源VCC，另一端连接M1的漏极，M1的栅极连接到地，源极作为输入端连接负压产生电路的输出端，R1、R2的中心抽头连接P1、M2的栅极，P1、M2共漏连接P2、M3的漏极和P3、M5的栅极，P3、M5共漏连接P2、P4、M3、M4、M6的栅极，M3的源极连接M4的漏极，P4、M6共漏连接P5、M7的栅极。P5、M7的漏极作为负压检测电路的输出端，P1～P5的源极连接电源电压VCC，M2、M4、M5、M6、M7的源极连接到地。
6.根据权利要求1所述的一种具有快速启动功能的负压产生电路，其特征在于：MOS管采用2.5V工艺，电源电压VCC采用2.5V，电荷泵稳定后输出负压为-3V。
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