CN207426972U - 一种偏置电路、振荡器和电荷泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种偏置电路、振荡器和电荷泵，偏置电路包括第一电流镜像模块和第二电流镜像模块，偏置电路还包括：分流模块，分流模块分别与第一电流镜像模块的输出端、第二电流镜像模块的输入端和振荡器的使能端相连，当振荡器的使能信号幅值大于或等于预设值时，分流模块对第一电流镜像模块的输出电流进行分流，并输出分流后的电流至第二电流镜像模块；其中，分流后的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例。在偏置电路的参考电流(即第一电流镜像模块的输出电流)不变的情况下，当振荡器的使能信号幅值(即电荷泵的电源电压变化)大于或等于预设值时，本实用新型能保持电荷泵提供电荷能力恒定。

Description

一种偏置电路、振荡器和电荷泵

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种偏置电路、一种振荡器和一种电荷泵。

背景技术

电荷泵的能力，也就是电荷泵向负载提供电荷的能力，与电荷泵的时钟频率和时钟幅值有关系。图1是传统电荷泵的电路结构示意图，图2是传统电荷泵的时钟时序示意图。在时钟频率达到传统电荷泵的崩溃点前，即在时钟频率没有远超过传统电荷泵中电容无法传输电荷的频率值的情况下，时钟 clk/clkb越大，时钟幅度VDD越高，那么传统电荷泵提供电荷能力越强。

然而，当传统电荷泵应用于存储器时，通常应用在宽电源电压的情况下，也就是传统电荷泵的电源电压会在1VDD～3VDD的范围内变化。此时，若传统电荷泵的参考电流给定，即当传统电荷泵的振荡器无法调整参考电流时，传统电荷泵提供电荷的能力将随电源电压的变化而变化。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种偏置电路、一种振荡器和一种电荷泵，以解决当传统电荷泵的振荡器无法调整参考电流时，传统电荷泵提供电荷的能力随电源电压的变化而变化的问题。

为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种偏置电路，应用于振荡器，所述偏置电路包括第一电流镜像模块和第二电流镜像模块，所述偏置电路还包括：分流模块，所述分流模块分别与所述第一电流镜像模块的输出端、所述第二电流镜像模块的输入端和所述振荡器的使能端相连，当所述振荡器的使能信号幅值大于或等于预设值时，所述分流模块对所述第一电流镜像模块的输出电流进行分流，并输出分流后的电流至所述第二电流镜像模块；其中，所述分流后的电流与所述振荡器的使能信号幅值成反比例。

可选地，所述分流模块包括：第一电流支路，所述第一电流支路分别与所述第一电流镜像模块的输出端和所述振荡器的使能端相连；所述第一电流支路的阻值与所述振荡器的使能信号幅值成反比例；第二电流支路，所述第二电流支路分别与所述第一电流镜像模块的输出端和所述第二电流镜像模块的输入端相连；当所述振荡器的使能信号幅值大于或等于所述预设值时，所述第一电流支路和所述第二电流支路导通；当所述振荡器的使能信号幅值小于所述预设值时，所述第一电流支路断开，所述第二电流支路导通。

可选地，所述第一电流支路包括：第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏端与所述第一电流镜像模块的输出端相连，所述第一NMOS管的控制端与所述振荡器的使能端相连；至少一个第二NMOS管，当所述至少一个第二NMOS管包括两个或两个以上第二NMOS管时，所述至少一个第二 NMOS管中的每个第二NMOS管并联连接，所述第二NMOS管的漏端和控制端分别与所述第一NMOS管的源端相连，所述第二NMOS管的源端接地。

可选地，所述第一NMOS管的等效电阻与所述振荡器的使能信号幅值成反比例。

可选地，所述第二电流支路包括：第三NMOS管，所述第三NMOS管的漏端与所述第一电流镜像模块的输出端相连，所述第三NMOS管的控制端与所述第二电流镜像模块的输入端相连，所述第三NMOS管的源端接地。

可选地，所述第一NMOS管的尺寸、所述第二NMOS管的尺寸和所述第三NMOS管的尺寸相同。

为了解决上述问题，本实用新型实施例还公开了一种振荡器，包括所述的偏置电路。

为了解决上述问题，本实用新型实施例还公开了一种电荷泵，包括所述的振荡器。

本实用新型实施例包括以下优点：通过在偏置电路中设置分流模块，将分流模块分别与偏置电路中第一电流镜像模块的输出端、第二电流镜像模块的输入端和振荡器的使能端相连，当振荡器的使能信号幅值大于或等于预设值时，使分流模块对第一电流镜像模块的输出电流进行分流，并输出分流后的电流至第二电流镜像模块，其中，分流后的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例。这样，在偏置电路(振荡器)的参考电流(即第一电流镜像模块的输出电流)不变的情况下，当振荡器的使能信号幅值(即电荷泵的电源电压变化)大于或等于预设值时，由于偏置电路提供的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例变化，使得振荡器的使能信号幅值变大时即电源电压变高时，偏置电路提供的电流变小，振荡器的时钟频率变小，以及振荡器的使能信号幅值变小时即电源电压变低时，偏置电路提供的电流变大，振荡器的时钟频率变大，从而抵消了电荷泵的电源电压变化对电荷泵提供电荷能力的影响，保持电荷泵提供电荷能力恒定。

附图说明

图1是传统电荷泵的电路结构示意图；

图2是传统电荷泵的时钟时序示意图；

图3是本实用新型的一种偏置电路实施例的结构框图；

图4是本实用新型的一种偏置电路实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图3，示出了本实用新型的一种偏置电路实施例的结构框图，该偏置电路应用于振荡器，该偏置电路可以包括第一电流镜像模块10、第二电流镜像模块20和分流模块30，分流模块30分别与第一电流镜像模块10的输出端、第二电流镜像模块20的输入端和振荡器的使能端相连，振荡器的使能端提供使能信号EN，当振荡器的使能信号EN幅值大于或等于预设值时，分流模块30对第一电流镜像模块10的输出电流进行分流，并输出分流后的电流至第二电流镜像模块20；其中，分流后的电流与振荡器的使能信号EN 幅值成反比例。

其中，预设值可以根据电荷泵的电源电压变化范围进行设置。

这样，在偏置电路(振荡器)的参考电流(即第一电流镜像模块10的输出电流)不变的情况下，当振荡器的使能信号EN幅值(即电荷泵的电源电压变化)大于或等于预设值时，由于偏置电路提供的电流与振荡器的使能信号EN幅值成反比例变化，使得振荡器的使能信号EN幅值变大时即电源电压变高时，偏置电路提供的电流变小，振荡器的时钟频率变小，以及振荡器的使能信号EN幅值变小时即电源电压变低时，偏置电路提供的电流变大，振荡器的时钟频率变大，从而抵消了电荷泵的电源电压变化对电荷泵提供电荷能力的影响，实现保持电荷泵提供电荷能力恒定。

需要说明的是，参照图3，偏置电路除包括第一电流镜像模块10、第二电流镜像模块20和分流模块30外，还可以包括偏置电流产生模块40。其中，偏置电流产生模块40用于产生偏置电流；第一电流镜像模块10，第一电流镜像模块10与偏置电流产生模块40镜像设置，第一电流镜像模块10用于镜像偏置电流；第二电流镜像模块20，第二电流镜像模块20与分流模块30 镜像设置，第二电流镜像模块20用于镜像分流后的电流。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图4，分流模块30可以包括：第一电流支路31，第一电流支路31分别与第一电流镜像模块10的输出端和振荡器的使能端相连；第一电流支路31的阻值与振荡器的使能信号EN 幅值成反比例；第二电流支路32，第二电流支路32分别与第一电流镜像模块10的输出端和第二电流镜像模块20的输入端相连；当振荡器的使能信号 EN幅值大于或等于预设值时，第一电流支路31和第二电流支路32导通，第一电流支路31和第二电流支路32对第一电流镜像模块10的输出电流进行分流；当振荡器的使能信号EN幅值小于预设值时，第一电流支路31断开，第二电流支路32导通，第一电流镜像模块10的输出电流仅从第二电流支路32流过。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图4，第一电流支路31 可以包括：第一NMOS管N1，第一NMOS管N1的漏端与第一电流镜像模块10的输出端相连，第一NMOS管N1的控制端与振荡器的使能端相连；至少一个第二NMOS管N2，当至少一个第二NMOS管N2包括两个或两个以上第二NMOS管N2时，至少一个(多个)第二NMOS管N2中的每个第二NMOS管N2并联连接，第二NMOS管N2的漏端和控制端分别与第一NMOS管N1的源端相连，第二NMOS管N2的源端接地。

可选地，第一NMOS管N1的等效电阻可以与振荡器的使能信号EN幅值成反比例。具体地，第一NMOS管N1的等效电阻可以正比于 1/[K*(VDD-Vth)]，其中，K为常数，VDD为振荡器的使能信号EN幅值， Vth为第一NMOS管N1的阈值电压。因此，第一NMOS管N1的等效电阻可以与振荡器的使能信号EN幅值成反比例。这样，当振荡器的使能信号EN 幅值变大时，第一NMOS管N1的等效电阻变小，流过第一电流支路31的电流变大，以及当振荡器的使能信号EN幅值变小时，第一NMOS管N1的等效电阻变大，流过第一电流支路31的电流变小。具体地，可以设置预设值和第一NMOS管N1的阈值电压相等。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，参照图4，第二电流支路32 可以包括：第三NMOS管N3，第三NMOS管N3的漏端与第一电流镜像模块10的输出端相连，第三NMOS管N3的控制端与第二电流镜像模块20的输入端相连，第三NMOS管N3的源端接地。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，第一NMOS管N1的尺寸、第二NMOS管N2的尺寸和第三NMOS管N3的尺寸可以相同，便于计算分流后的电流。

图4中，第二NMOS管N2的个数可以为5，图4所示的偏置电路的工作原理如下：PMOS管P0、PMOS管P1、NMOS管N0、NMOS管N4和电阻R0组成偏置电流产生模块40，PMOS管P2、PMOS管P3组成第一电流镜像模块10，PMOS管P4、PMOS管P5、NMOS管N5和NMOS管N6组成第二电流镜像模块20，ENB为振荡器的使能反信号，V_REF1和V_REF2 为偏置电路提供的两个偏置电压。其中，m表示对应MOS管的个数，例如， PMOS管P3的m＝1表示对应PMOS管P3的个数为1个，NMOS管N2的 m＝5表示NMOS管N2的个数为5个。当振荡器的使能信号EN幅值EN从 0变为1时，整个偏置电路开始工作，偏置电流产生模块40提供固定偏置电流I0＝(VBG-Vt)/R0，VBG是带隙基准的固定电压，Vt是NMOS管N4的阈值电压，R0为电阻R0的阻值。偏置电流I0经过PMOS管P1和PMOS管P3，按1:1的镜像比例传输给PMOS管P3。

在振荡器的使能信号EN幅值(电荷泵的电源电压)小于预设值时，尽管EN为1，由于第一NMOS管N1的阈值电压比较高，从PMOS管P3流下来的偏置电流I0基本全部流入第二电流支路，最后镜像到NMOS管N5 的电流也是偏置电流I0；如果振荡器的使能信号EN幅值(电荷泵的电源电压)大于或等于预设值时，即振荡器的使能信号EN幅值大于第一NMOS 管N1的阈值电压，那么第一NMOS管N1完全导通，第一电流支路31会分流偏置电流I0，使得流过第二电流支路32的电流为I0/6左右。那么镜像到NMOS管N5的电流为I0/6左右，振荡器的时钟频率将大大降低。

本实用新型实施例的偏置电路包括以下优点：通过在偏置电路中设置分流模块(可以包括第一电流支路和第二电流支路)，将分流模块分别与偏置电路中第一电流镜像模块的输出端、第二电流镜像模块的输入端和振荡器的使能端相连，当振荡器的使能信号幅值大于或等于预设值时，使分流模块对第一电流镜像模块的输出电流进行分流，并输出分流后的电流至第二电流镜像模块，其中，分流后的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例。这样，在偏置电路(振荡器)的参考电流(即第一电流镜像模块的输出电流)不变的情况下，当振荡器的使能信号幅值(即电荷泵的电源电压变化)大于或等于预设值时，由于偏置电路提供的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例变化，使得振荡器的使能信号幅值变大时即电源电压变高时，偏置电路提供的电流变小，振荡器的时钟频率变小，以及振荡器的使能信号幅值变小时即电源电压变低时，偏置电路提供的电流变大，振荡器的时钟频率变大，从而抵消了电荷泵的电源电压变化对电荷泵提供电荷能力的影响，保持电荷泵提供电荷能力恒定。

本实用新型实施例还公开了一种振荡器，包括上述的偏置电路。

本实用新型实施例的振荡器包括以下优点：通过在振荡器的偏置电路中设置分流模块(可以包括第一电流支路和第二电流支路)，将分流模块分别与偏置电路中第一电流镜像模块的输出端、第二电流镜像模块的输入端和振荡器的使能端相连，当振荡器的使能信号幅值大于或等于预设值时，使分流模块对第一电流镜像模块的输出电流进行分流，并输出分流后的电流至第二电流镜像模块，其中，分流后的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例。这样，在偏置电路(振荡器)的参考电流(即第一电流镜像模块的输出电流)不变的情况下，当振荡器的使能信号幅值(即电荷泵的电源电压变化)大于或等于预设值时，由于偏置电路提供的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例变化，使得振荡器的使能信号幅值变大时即电源电压变高时，偏置电路提供的电流变小，振荡器的时钟频率变小，以及振荡器的使能信号幅值变小时即电源电压变低时，偏置电路提供的电流变大，振荡器的时钟频率变大，从而抵消了电荷泵的电源电压变化对电荷泵提供电荷能力的影响，保持电荷泵提供电荷能力恒定。

本实用新型实施例还公开了一种电荷泵，包括上述的振荡器。

本实用新型实施例的电荷泵包括以下优点：通过在振荡器的偏置电路中设置分流模块(可以包括第一电流支路和第二电流支路)，将分流模块分别与偏置电路中第一电流镜像模块的输出端、第二电流镜像模块的输入端和振荡器的使能端相连，当振荡器的使能信号幅值大于或等于预设值时，使分流模块对第一电流镜像模块的输出电流进行分流，并输出分流后的电流至第二电流镜像模块，其中，分流后的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例。这样，在偏置电路(振荡器)的参考电流(即第一电流镜像模块的输出电流)不变的情况下，当振荡器的使能信号幅值(即电荷泵的电源电压变化)大于或等于预设值时，由于偏置电路提供的电流与振荡器的使能信号幅值成反比例变化，使得振荡器的使能信号幅值变大时即电源电压变高时，偏置电路提供的电流变小，振荡器的时钟频率变小，以及振荡器的使能信号幅值变小时即电源电压变低时，偏置电路提供的电流变大，振荡器的时钟频率变大，从而抵消了电荷泵的电源电压变化对电荷泵提供电荷能力的影响，保持电荷泵提供电荷能力恒定。

对于振荡器实施例和电荷泵实施例而言，由于其包括上述的偏置电路，所以描述的比较简单，相关之处参见偏置电路实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种偏置电路、一种振荡器和一种电荷泵，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种偏置电路，应用于振荡器，其特征在于，所述偏置电路包括第一电流镜像模块和第二电流镜像模块，所述偏置电路还包括：

分流模块，所述分流模块分别与所述第一电流镜像模块的输出端、所述第二电流镜像模块的输入端和所述振荡器的使能端相连，当所述振荡器的使能信号幅值大于或等于预设值时，所述分流模块对所述第一电流镜像模块的输出电流进行分流，并输出分流后的电流至所述第二电流镜像模块；

其中，所述分流后的电流与所述振荡器的使能信号幅值成反比例。

2.根据权利要求1所述的偏置电路，其特征在于，所述分流模块包括：

第一电流支路，所述第一电流支路分别与所述第一电流镜像模块的输出端和所述振荡器的使能端相连；所述第一电流支路的阻值与所述振荡器的使能信号幅值成反比例；

第二电流支路，所述第二电流支路分别与所述第一电流镜像模块的输出端和所述第二电流镜像模块的输入端相连；

当所述振荡器的使能信号幅值大于或等于所述预设值时，所述第一电流支路和所述第二电流支路导通；

当所述振荡器的使能信号幅值小于所述预设值时，所述第一电流支路断开，所述第二电流支路导通。

3.根据权利要求2所述的偏置电路，其特征在于，所述第一电流支路包括：

第一NMOS管，所述第一NMOS管的漏端与所述第一电流镜像模块的输出端相连，所述第一NMOS管的控制端与所述振荡器的使能端相连；

至少一个第二NMOS管，当所述至少一个第二NMOS管包括两个或两个以上第二NMOS管时，所述至少一个第二NMOS管中的每个第二NMOS管并联连接，所述第二NMOS管的漏端和控制端分别与所述第一NMOS管的源端相连，所述第二NMOS管的源端接地。

4.根据权利要求3所述的偏置电路，其特征在于，所述第一NMOS管的等效电阻与所述振荡器的使能信号幅值成反比例。

5.根据权利要求3所述的偏置电路，其特征在于，所述第二电流支路包括：

第三NMOS管，所述第三NMOS管的漏端与所述第一电流镜像模块的输出端相连，所述第三NMOS管的控制端与所述第二电流镜像模块的输入端相连，所述第三NMOS管的源端接地。

6.根据权利要求5所述的偏置电路，其特征在于，所述第一NMOS管的尺寸、所述第二NMOS管的尺寸和所述第三NMOS管的尺寸相同。

7.一种振荡器，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的偏置电路。

8.一种电荷泵，其特征在于，包括权利要求7中所述的振荡器。