TWI591948B - 電壓產生器 - Google Patents

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陳智聖
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立積電子股份有限公司
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Description

電壓產生器
本發明係有關於電壓產生器，特別是能夠快速充電並可用以輔助相關電路的電壓產生器。
射頻開關是許多有線及無線通訊系統中重要的組成元件。固態射頻開關可被應用在許多不同的通訊裝置中，例如行動電話、無線呼叫器、無線基礎設施、衛星通訊設備及有線電視設備。眾所皆知，固態射頻開關的效能可透過許多效能參數，包含介入損耗(insertion loss)及開關隔離(switch isolation)，來衡量。不同的效能參數間常會彼此密切相關，在射頻開關的設計中，被強調的任一效能參數常是以犧牲其他的效能參數為代價。在射頻開關的設計中，其他重要的考量因素還包括射頻開關的積體化難易度、積體化程度、複雜度、良率、反射損耗(return loss)，當然還有製造成本。
其他與射頻開關相關的效能特徵還有功率承受能力和切換速度。當射頻開關的功率承受能力較低時，射頻開關可能會在輸入訊號強度過大時，無法將各個路徑獨立隔離開來。也就是說，輸入訊號之電壓擺幅的峰對峰值可能會高到足以克服單一電晶體或複數個電晶體的反相偏壓，因而在等效上使得原本應設定為截止狀態(反相偏壓狀態)的單一電晶體或複數個電晶體被不預期地切換到導通狀態，並在等效上破壞了射頻開關切換路徑的能力。切換速度與功率承受能力的關聯在於，若切換速度不夠快，則將使得既定的切換路徑可能無法被足夠快地隔離，因而造成所接收或發送的部分訊號可能會不預期地出現在開關中未被選定的分支路徑上。
本發明之一實施例提供一種電壓產生器，電壓產生器包含震盪器、電荷泵(Charge Pump)、平滑電容(smoothing capacitor)、電阻及短路元件。震盪器具有輸出端。電荷泵具有輸入端及輸出端，電荷泵之輸入端耦接於震盪器之輸出端。電阻具有第一端及第二端，電阻之第一端耦接於電荷泵之輸出端，電阻之第二端耦接於平滑電容。短路元件與電阻並聯，用以當短路元件被導通時，成為至少部分之電阻之一旁路。電壓產生器用以經由平滑電容提供電壓至射頻開關，且於射頻開關之切換期間內，震盪器之頻率會增加。
本發明之另一實施例提供一種電壓產生器，電壓產生器包含震盪器、電荷泵及平滑電容。震盪器具有輸出端。電荷泵具有輸入端及輸出端，電荷泵之輸入端耦接於震盪器之輸出端。平滑電容耦接至電荷泵之輸出端。電壓產生器用以經由平滑電容提供電壓至電路，在電路之轉換期間，震盪器操作在第一頻率，且在電路之非轉換期間，震盪器操作在低於第一頻率之第二頻率。
第1圖為本發明之第一實施例之電壓產生器100的功能方塊圖。如第1圖所示，電壓產生器100包含用以回應控制訊號CS1…CSn之正緣/負緣觸發器110，正緣/負緣觸發器110可根據控制訊號CS1…CSn的正緣或負緣產生致能訊號EN。如同以下將於第15圖及第16圖中說明的，控制訊號CS1…CSn可用以作為分別使射頻開關中各個分支路徑致能或失能的控制訊號。如同相關領域的通常知識者將可理解的，本發明所描述的實施例能夠強化如射頻開關的切換效能。
在第1圖中，電壓產生器100包含震盪器130(例如為環形震盪器)、時脈緩衝器135、電荷泵140、可切換式短路元件150(例如為電晶體)、第一電阻R1(即附加電阻)及第二電阻R2(即電阻)，第一電阻R1及第二電阻R2串聯於電荷泵140的輸出端及平滑電容C1之間。節點145連接於第二電阻R2之第一端及平滑電容C1的一端，並可用以輸出電壓產生器100的之輸出電壓Vout以提供電壓至射頻開關之不同電晶體的閘極，並導通或截止射頻開關中的訊號路徑(將於第15及第16圖中進一步說明)。輸出電壓Vout可為正電壓(VPOS)或負電壓(VNEG)。在部分實施例中，時脈緩衝器135可以用軌對軌放大器代替，或亦可省略(如第2圖所示)。可切換式短路元件150可與第二電阻並聯，在可切換式短路元件150導通時，可切換式短路元件150即可成為第二電阻R2的旁路或使第二電阻R2短路。如此一來，即可減少由第一電阻R1、第二電阻R2及平滑電容C1所組成的電阻電容時間常數(RC constant)。可切換式短路元件150的操作細節將在後面說明。
環形震盪器130可包含用以產生穩定電壓Vreg的穩壓器155、用以產生偏壓電流Iref的偏壓電流產生器160及由複數個反相裝置171(a)至171(n)所組成之反相模組170。
穩壓器155所提供的電壓及偏壓電流產生器160所提供的電流可透過不同的電晶體172(a)至172(n)分別輸出電源至每一個反相裝置171(a)至171(n)。電晶體172(a)至172(n)的閘極電壓是由偏壓電流Iref及操作在飽和區的電晶體162所產生。亦即，閘極電壓會等於穩定電壓Vreg減去電晶體162的閘極源極電壓VGS，即Vreg-VGS。
致能訊號EN會輸出至可切換式短路元件150及震盪器130，並及至穩壓器155、偏壓電流產生器160及反相模組170。在部分實施例中，正緣/負緣觸發器110會利用例如第15圖中的延遲電路，在一預定期間內，例如約為2微秒內，產生致能訊號EN。也就是說，致能訊號EN可被視為一個暫態的訊號，並用以協助射頻開關被切換至啟動以進入一般操作模式，或協助射頻開關在一般操作模式下由一模式被切換到另一模式的操作，亦即射頻開關切換期間。
第2圖說明本發明之第二實施例之電壓產生器101的功能方塊圖。如第2圖所示，電壓產生器101包含用以回應控制訊號CS1…CSn之正緣/負緣觸發器110，正緣/負緣觸發器110用以根據控制訊號CS1…CSn的正緣或負緣產生致能訊號EN。在此實施例中，電荷泵140的輸入端耦接至震盪器130的輸出端(而並未經由第1圖中所示的時脈緩衝器135)。第2圖之電壓產生器101除了可不包含時脈緩衝器135之外，電壓產生器101與第1圖之電壓產生器100的主要差別在於，反相模組170至少包含兩個反相裝置171(a)及171(b)。致能訊號EN控制了反相模組的尺寸大小，舉例來說，致能訊號EN可被用來選擇具有不同大小閘極的電晶體，並藉此改變震盪器130的頻率。
本發明之實施例的一個目標是能夠將平滑電容C1迅速充電到所需的電壓，這個電壓即可立即提供給整體電路中另一個元件的切換單元，使其成為正向或逆向偏壓(亦即如第16圖所示)。也就是說，我們常會需要有一個高於(或低於)標稱的電壓來達到各種不同的目的，且要是能夠快速產生這樣的電壓將會非常有助益。
申言之，在本發明的實施例中，電壓產生器101(舉例來說)會操作在兩種不同的狀態。在第一狀態中，例如為快速或預充電狀態中，電壓產生器101可使平滑電容C1快速充電至對於所選定之應用來說足夠高或低的中介電壓；在第二狀態，例如為慢速充電狀態中，電壓產生器101會減少雜訊，並進一步將平滑電容C1充電至更高的正電壓(當輸出電壓Vout為正電壓VPOS時)，或更低的負電壓(當輸出電壓Vout為負電壓VNEG時)。
在部分實施例中，如第13圖及第14圖所示，在第一狀態，即快速充電狀態中，平滑電容C1會在2微秒內，從電壓V1被充電至電壓V2，而在第二狀態，即慢速充電狀態中，平滑電容C1會被進一步充電至電壓V3，而電壓V2可例如為0.9倍的電壓V3，即0.9 x V3。在輸出正電壓(VPOS)的情況下，電壓V3會高於電壓V2，且電壓V2會高於電壓V1，而在輸出負電壓(VNEG)的情況下，電壓V3會低於電壓V2，且電壓V2會低於電壓V1。
為了能夠實現不同的狀態，致能訊號EN可以選擇性地在第一狀態，即快速充電狀態時，被產生或被應用。而這個狀態可如同先前所述，可維持在約2微秒左右的數量級。而預設狀態可為第二狀態，即慢速充電狀態。
致能訊號EN可在所需的時間區段內，應用在致能電壓產生器101(或100)以產生所需電壓的一個或多個元件上。
第3圖為本發明一實施例中第1及2圖之電壓產生器之部分元件的詳細示意圖。相關領域的通常知識者應可理解在第3圖所說明的細節僅為例示性，而非用以限制本發明。任何相關領域的通常知識者還可能知悉其他的實施方法。
在第3圖中，穩壓器155包含串接的電阻R9、R10及R11。電晶體M202和電阻R9、R10及R11提供了電壓VDD到地端之間的路徑。輸入放大器210的一輸入端可接收參考電壓Vref，而放大器210的另一輸入端則耦接至電阻R9及電阻R10之間的節點。電晶體204控制電阻R10是否會被短路。也就是說，當致能訊號EN透過反相器205輸入時，電晶體M204會被截止，因此電阻R10不會被短路，而會回歸到電阻R9及R11之間，因而提高了穩定電壓Vreg。
如同先前所述，本發明的實施例可提供快速充電狀態及慢速充電狀態。在快速充電狀態(或預充電狀態)時：
EN'(致能訊號EN的反相訊號) = Low
Vreg = Vref x [1+ (R11 + R10)/R9]
在慢速充電狀態(或一般操作狀態)時：
EN'(致能訊號EN的反相訊號) = High
Vreg = Vref x [1+ (R11/R9)]
Vreg (於預充電狀態下的Vreg1) ＞ Vreg(一般操作狀態下的Vreg2)
較高的Vreg將使得震盪器130的頻率提高。
第4圖為本發明另一個可能之實施例之穩壓器155的示意圖。其與第3圖之穩壓器155的主要差別在於，在這個實施例中，致能訊號EN並未被反相，而放大器210的其中之一輸入端則會耦接至電阻R10與R11之間。
因此，在第4圖的實施例中，在快速充電狀態(或預充電狀態)時：
EN = High
Vreg = Vref x [1 + [R11/R9]
在慢速充電狀態(或一般操作狀態)中：
EN = Low
Vreg = Vref x [1 + (R11/(R9 + R10))]
在第3圖中，當致能訊號EN為高電位(high)時，反相器205會將高電位的致能訊號EN反相，並截止電晶體M204。如此一來，電阻R10即不會被短路而會被納入電路之中，使得穩定電壓Vreg被提升。穩定電壓Vreg會被提供至偏壓電流產生器160及至環形震盪器130的複數個反相裝置INV1、INV2(相當於第一圖與第二圖的反相裝置171(1)~171(n))。隨著穩定電壓Vreg的提升，環形震盪器130的頻率也會跟著提升，因此可以達到在目標時間內，如快速充電期間所預定的2微秒內，迅速地達到快速充電的目標。
在第3圖的實施例中，偏壓電流產生器160包含電晶體M206及電流源230及235。穩定電壓Vreg可經由電晶體M208提供至偏壓電流產生器160。致能訊號EN則可用來控制電晶體M206。
根據偏壓電流產生器160的架構，在快速充電狀態/預充電狀態時：
EN = High，電晶體M206被導通，電流I1為偏壓電流Iref及Iref1之和。
I1 = Iref + Iref1, I2 (進入反相裝置INV1、INV2的電流) = I1
在慢速充電狀態/一般操作狀態時：
EN = Low，電晶體M206被截止，電流I1為偏壓電流Iref。
I1 = Iref, I2 (進入反相裝置INV1、INV2的電流) = I1
因此，在第一狀態中，高電位的致能訊號EN會被提供至電晶體M206，此時電晶體M206會增加額外的偏壓電流Iref1至電路中。根據高電位之致能訊號EN所產生的較高偏壓電流將可提升環形震盪器130的頻率，而較高的頻率則有利於快速充電狀態。
在第2圖及第3圖的實施例中，反相模組170包含反相裝置INV1及INV2。反相裝置INV1包含反相器250及255、電晶體M210及電晶體M220及M222。穩定電壓Vreg是經由電晶體M210輸入至反相裝置INV1。反相裝置INV2包含反相器260及265、電晶體M212及電晶體M224及M226。穩定電壓Vreg是經由電晶體M212輸入至反相裝置INV2。
第5圖為反相模組170之內部結構的示意圖，第5圖說明了例如，反相裝置INV1如何由包含電晶體M405的反相器INV11以及包含電晶體M410的反相器INV12所構成。致能訊號EN會被輸入至電晶體M222，而致能訊號EN的反相訊號則會被輸入至電晶體M220。在第一狀態時，致能訊號EN為高電位。因此電晶體M222會被導通，而電晶體M220會被截止，因此電晶體M410會被導通，而電晶體M405則會被截止。在此情況下，由至少一P型金氧半導體電晶體M210及至少一N型金氧半導體電晶體M410所組成的第一第二反相器INV12會被致能以供震盪器130操作。在部分實施例中，第一反相裝置INV1的有效閘極長度L會被調整為0.18微米，即電晶體M410的閘極長度。
在第二狀態，例如為慢速充電狀態中，致能訊號EN為低電位。因此電晶體M222會被截止而電晶體M220會被導通，因此電晶體M410會處於非主動狀態而電晶體M405會處於主動狀態。在此情況下，由至少一P型金氧半導體電晶體M210及至少一N型金氧半導體電晶體M405所組成的第一第一反相器INV11會被致能以供震盪器130操作。在本發明的部分實施例中，第一反相裝置INV1的有效閘極長度L會被調整為5微米，即電晶體M405的閘極長度。較短的閘極長度可使得震盪器130的頻率提升，因此當致能訊號EN為高電位時，將有助於達到快速充電的目標。在部分實施例中，N型金氧半導體電晶體M405可設計為具有較短的閘極寬度，而電晶體M410則可設計為具有較大的閘極寬度。
第6圖為本發明一實施例之應用於電壓產生器100或101中可切換式短路元件150的電路圖。可切換式短路元件150包含電晶體M505。在第6圖中，附加電阻R1耦接於電阻R2之第一端耦及電荷泵140的輸出端之間，而電阻R2的第二端耦接於平滑電容C1，因此當高電位的致能訊號EN將電晶體M505導通時，第二電阻R2會被短路。在第二狀態，即慢速充電狀態時，電晶體M505會被截止，使得電阻R2不再被短路而重新回到電路之中，進而提升了與平滑電容C1相接的電阻電感時間常數。在本發明的部分實施例中，附加電阻R1亦可耦接於電阻R2之第二端耦及平滑電容C1之間，而可切換式短路元件150仍可根據致能訊號EN使電阻R2被短路或回歸到電路中。在上述實施例中，耦接亦可為直接連接。
因此，在快速充電/預充電狀態時：
Vout = Vin x ( 1 – e-t/R1C )
在慢速充電狀態/一般操作狀態時：
Vout = Vin x [ 1 – e-t/(R1+R2)C ]
第7圖說明另一實施例之可切換式短路元件150的電路圖。在第7圖中，電阻R2的第一端耦接於電荷泵140的輸出端，電阻R2的第二端耦接於平滑電容C1，而附加電阻R1則耦接於電阻R2之第一端與可切換式短路元件150之間。在本發明的部分實施例中，附加電阻R1亦可耦接於電阻R2之第二端與可切換式短路元件150之間。第8圖為另一實施例之可切換式短路元件150的電路圖，第8圖的實施例與第6圖的實施例相似，差別在於第8圖的實施例可不包含附加電阻R1。在上述實施例中，耦接亦可為直接連接。
第9圖及第10圖分別為致能訊號EN皆保持在高電位或皆保持在低電位的情況下，輸出電壓Vout隨時間的變化圖。
第11圖為致能訊號EN之電壓隨時間變化圖，其致能訊號EN保持在高電位的時間約為2微秒，而第12圖為對應第11圖之致能訊號EN所產生之輸出電壓Vout隨時間變化圖。與第10圖相比，在第12圖之輸出電壓Vout可迅速產生且幾乎立即達到穩定狀態。
第13圖說明對應於快速充電及慢速充電期間之快速(預)充電狀態(第一狀態)及一般操作狀態(第二狀態)的震盪器130的頻率變化、與輸出電壓Vout變化的對應關係。第13圖之下圖為電子裝置初次被啟動而射頻開關將被第一次使用時的輸出電壓Vout對時間變化圖。第13圖的例子可被視為被切換至啟動的過程或者是預充電的狀態。
第14圖則為電子裝置在操作中，欲切換射頻開關所致能之路徑的震盪器130的頻率對時間的變化圖。
在第13圖及第14圖中，頻率fp代表震盪器130在預充電時或模式轉換時的頻率，而頻率fn則代表震盪器130在一般操作下的頻率，且頻率fp會大於頻率fn。另外，時點ts和時點td則分別代表致能訊號EN的起始時點及結束時點。
第15圖為第16圖之射頻開關的控制邏輯電路示意圖。第15圖包含正緣/負緣觸發器110、延遲電路112、電壓位準移位器114、震盪器130、時脈緩衝器135、電荷泵140、可切換式短路元件150，以及電阻R1及R2。正緣/負緣觸發器110會接收輸入控制訊號CS1及CS2。延遲電路112可用以確保致能訊號EN能夠在高電位維持2微秒的時間，或者能夠維持其他所需的時間長度，以有效地達到先前所述的快速充電之功能。電壓位準移位器114可用以調整可切換式短路元件150之電晶體的閘極電壓。
如第15圖所示，穩定電壓Vreg和輸出電壓Vout可提供至傳輸電晶體邏輯電路 802、804、806及808。傳輸電晶體邏輯電路 802、804、806及808可根據穩定電壓Vreg或輸出電壓Vout提供電壓輸出。傳輸電晶體邏輯電路 802、804、806及808的電壓輸出會分別經由控制電壓Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3及Vctrl4提供至第16圖之射頻開關900之複數個電晶體的閘極。射頻開關900具有射頻共同電壓端RFC，以及兩個輸入/輸出端RF1及RF2。
邏輯電路850可以利用輸入訊號CS1及CS2來輸出傳輸電晶體控制訊號Va1、Va2、Va3及Va4以操控控制電壓Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3及Vctrl4，使其根據穩定電壓Vreg或輸出電壓Vout來提供電壓輸出，且輸入訊號CS1及CS2的正緣/負緣還可用來觸發致能訊號EN。也就是說，當輸入訊號CS1及CS2的狀態改變時，正緣/負緣觸發電路110會偵測到其狀態的改變，而據以產生致能訊號EN，並使致能訊號EN維持例如2微秒。同時，邏輯電路850會決定使用穩定電壓Vreg或輸出電壓Vout作為控制電壓Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3及Vctrl4，並分別輸出至不同電晶體的閘極，以決定射頻開關900中的哪些路徑會被導通。申言之，控制電壓Vctrl1操控輸入/輸出端RF1和射頻共同電壓端RFC之間的路徑是否被導通，控制電壓Vctrl2操控輸入/輸出端RF2和射頻共同電壓端RFC之間的路徑是否被導通，控制電壓Vctrl3操控輸入/輸出端RF1的分流路徑是否被導通，控制電壓Vctrl4操控輸入/輸出端RF2的分流路徑是否被導通。在一實施例中，邏輯電路850輸出具有第一電位的傳輸電晶體控制訊號Va1至傳輸電晶體邏輯電路 802，使傳輸電晶體邏輯電路 802輸出穩定電壓Vreg作為控制電壓Vctrl1。在另一實施例中，邏輯電路850輸出具有第二電位的傳輸電晶體控制訊號Va1至傳輸電晶體邏輯電路 802，使傳輸電晶體邏輯電路 802輸出輸出電壓Vout作為控制電壓Vctrl1。第一電位不同於第二電位。
透過將控制電壓Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3及Vctrl4維持在已改善的輸出電壓Vout(即相較於穩定電壓Vreg更低的負電壓或相較於穩定電壓Vreg更高的正電壓)一預定時間，即可使射頻開關900更加快速地導通或截止路徑。
與本發明相關領域之通常知識者應能理解，雖然上述實施例之電壓產生器100及101是提供電壓至射頻開關，然而電壓產生器100及101亦可用以提供電壓至功率放大器、低雜訊放大器、收發器、鎖相迴路或頻率合成器，或其他可能的電路、裝置或元件。
第17圖為電壓產生器100或101的元件電路圖，並說明致能訊號EN如何應用於穩壓器155及可切換式短路元件150。如第17圖所示，當開關SW1(或電晶體M204)被截止時，亦即被致能訊號EN截止時，其穩定電壓Vreg會比開關SW1(即電晶體M204)被導通時的穩定電壓Vreg來得高。開關SW2(或電晶體M505)也對於電壓產生器100或101有所影響。
第18至20圖及第21至23圖說明了開關SW1及SW2對於電壓產生器100或101的影響。
第18圖為在開關SW1及SW2皆保持導通的情況下，輸出電壓Vout對時間的變化圖。
第19圖為在開關SW1保持導通而開關SW2保持截止的情況下，輸出電壓Vout對時間的變化圖。
第20圖為在開關SW1保持導通而SW2僅導通2微秒(即致能訊號EN維持之時間)的情況下，輸出電壓Vout及致能訊號EN對時間的變化圖。
第21圖為在開關SW1保持截止而SW2保持導通的情況下，輸出電壓Vout對時間的變化圖。
第22圖為在開關SW1及SW2皆保持截止的情況下，輸出電壓Vout對時間的變化圖。
第23圖為在開關SW1僅截止約0.3微秒而SW2僅導通約0.3微秒的情況下，輸出電壓Vout及致能訊號EN對時間的變化圖。        以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、101‧‧‧電壓產生器
110‧‧‧正緣/負緣觸發電路
112‧‧‧延遲電路
114‧‧‧電壓位準移位器
130‧‧‧震盪器
135‧‧‧時脈緩衝器
140‧‧‧電荷泵
145‧‧‧節點
150‧‧‧可切換式短路元件
155‧‧‧穩壓器
160‧‧‧偏壓電流產生器
162、172(a)、172(b)、172(c)、172(d)、172(n)、M202、M204、M206、M208、M210、M212、M220、M222、M224、M226、M405、M410‧‧‧電晶體
170‧‧‧反相模組
205、250、255、260、265、INV11、INV12‧‧‧反相器
171(a)、171(b)、171(c)、171(d)、171(n)、INV1、INV2‧‧‧反相裝置
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R9、R10、R11‧‧‧電阻
C1‧‧‧平滑電容
CS1、CS2、CSn‧‧‧控制訊號
EN‧‧‧致能訊號
Vref‧‧‧參考電壓
Vreg‧‧‧穩定電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Iref、Iref1‧‧‧偏壓電流
VDD、V1、V2、V3‧‧‧電壓
210‧‧‧放大器
230、235‧‧‧電流源
I1、I2‧‧‧電流
fp、fn‧‧‧頻率
ts、td‧‧‧時點
802、804、806、808‧‧‧傳輸電晶體邏輯電路
850‧‧‧邏輯電路
900‧‧‧射頻開關
Vctrl1、Vctrl2、Vctrl3、Vctrl4‧‧‧控制電壓
Va1、Va2、Va3、Va4‧‧‧傳輸電晶體控制訊號
RF1、RF2‧‧‧輸入/輸出端
RFC‧‧‧射頻共同電壓端
SW1、SW2‧‧‧開關
第1圖為本發明之第一實施例之電壓產生器的功能方塊圖。 第2圖為本發明之第二實施例之電壓產生器的功能方塊圖。 第3圖為第1及2圖之電壓產生器之部分元件的詳細示意圖。 第4圖為本發明另一個實施例之穩壓器的示意圖。 第5圖為本發明一實施例之反相模組的內部結構示意圖。 第6圖為本發明一實施例之可切換式短路元件的電路圖。 第7圖為本發明另一實施例之可切換式短路元件的電路圖。 第8圖為本發明另一實施例之可切換式短路元件的電路圖。 第9圖為致能訊號保持在高電位的情況下，輸出電壓隨時間的變化圖。 第10圖為致能訊號保持在低電位的情況下，輸出電壓隨時間的變化圖。 第11圖為致能訊號之電壓隨時間變化圖。 第12圖為對應第11圖之致能訊號所產生之輸出電壓隨時間變化圖。 第13圖為本發明一實施例之電子裝置被切換至啟動的過程或是預充電的狀態中震盪器的頻率變化、與輸出電壓對時間變化圖。 第14圖為本發明一實施例之電子裝置在操作狀態中，欲切換射頻開關所致能之路徑時，輸出電壓對時間變化圖。 第15圖為本發明一實施例之第16圖之射頻開關的控制邏輯電路示意圖。 第16圖為本發明一實施例之可被操作在快速充電狀態及慢速充電狀態之射頻開關的示意圖。 第17圖為第1圖或第2圖之電壓產生器的部分元件電路圖，並可說明致能訊號如何應用於穩壓器及可切換式短路元件。 第18至23圖為第17圖之開關在不同狀態下，輸出電壓對時間的變化圖。
100‧‧‧電壓產生器
110‧‧‧正緣/負緣觸發電路
130‧‧‧震盪器
135‧‧‧時脈緩衝器
140‧‧‧電荷泵
145‧‧‧節點
150‧‧‧可切換式短路元件
155‧‧‧穩壓器
160‧‧‧偏壓電流產生器
162、172(a)、172(b)、172(c)、172(d)、172(n)‧‧‧電晶體
170‧‧‧反相模組
171(a)、171(b)、171(c)、171(d)、171(n)‧‧‧反相裝置
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
C1‧‧‧平滑電容
CS1、CSn‧‧‧控制訊號
EN‧‧‧致能訊號
Vref‧‧‧參考電壓
Vreg‧‧‧穩定電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Iref‧‧‧偏壓電流

Claims (14)

  1. 一種電壓產生器，包含：一震盪器，具有一輸出端；一電荷泵，具有一輸入端及一輸出端，該電荷泵之該輸入端耦接於該震盪器之該輸出端；一平滑電容；一電阻，具有一第一端及一第二端，該電阻之該第一端耦接於該電荷泵之該輸出端，該電阻之該第二端耦接於該平滑電容；及一短路元件，與該電阻並聯，用以當該短路元件被導通時，成為至少部分之該電阻之一旁路；其中該電壓產生器係用以經由該平滑電容提供電壓至一射頻開關，且於該射頻開關之一切換期間內，該震盪器之一頻率會增加；其中該短路元件係於該射頻開關之該切換期間被導通，及/或該短路元件係當該射頻開關被切換至啟動的過程中被導通；及其中該短路元件係由一致能訊號導通，該致能訊號係根據用以決定該射頻開關所應導通之訊號路徑的複數個控制訊號所產生。
  2. 如請求項1所述之電壓產生器，另包含一附加電阻，與該電阻串連，該附加電阻耦接於該電荷泵及該電阻之該第一端之間、或耦接於該電阻之該第二端及該平滑電容之間。
  3. 如請求項1所述之電壓產生器，另包含一附加電阻，與該短路元件串連，該附加電阻耦接於該電阻之該第一端及該短路元件之間、或耦接於該 短路元件及該電阻之該第二端之間。
  4. 如請求項1所述之電壓產生器，其中該平滑電容耦接於該電阻之該第二端及一地端之間。
  5. 如請求項1所述之電壓產生器，其中該電壓產生器產生一負電壓以供應至該射頻開關的至少一開關元件。
  6. 一種電壓產生器，包含：一震盪器，具有一輸出端；一電荷泵，具有一輸入端及一輸出端，該電荷泵之該輸入端耦接於該震盪器之該輸出端；及一平滑電容，耦接至該電荷泵之該輸出端；其中該電壓產生器係用以經由該平滑電容提供電壓至一電路，在該電路之一轉換期間，該震盪器係操作在一第一頻率，且在該電路之一非轉換期間，該震盪器係操作在低於該第一頻率之一第二頻率；其中該震盪器包含一第一電晶體及一第二電晶體，於一第一狀態下，該第一電晶體被導通以致能該震盪器之一第一反相器，及於一第二狀態下，該第二電晶體被導通以致能該震盪器之一第二反相器，且該第一狀態係由一致能訊號所致能；及其中該平滑電容在該第一狀態下的充電速度大於該平滑電容在該第二狀態下的充電速度。
  7. 如請求項6所述之電壓產生器，其中該電路係一射頻開關、一功率放 大器、一低雜訊放大器、一收發器、一鎖相迴路或一頻率合成器。
  8. 如請求項6所述之電壓產生器，其中該轉換期間包含該電路被切換至啟動的一期間及/或該電路之一切換期間。
  9. 如請求項6所述之電壓產生器，其中該第一反相器之一尺寸小於該第二反相器之一尺寸。
  10. 一種電壓產生器，包含：一震盪器，具有一輸出端；一電荷泵，具有一輸入端及一輸出端，該電荷泵之該輸入端耦接於該震盪器之該輸出端；及一平滑電容，耦接至該電荷泵之該輸出端；其中該電壓產生器係用以經由該平滑電容提供電壓至一電路；及其中在該電路之一轉換期間，該震盪器係根據一致能訊號操作在一第一頻率，且在該電路之一非轉換期間，該震盪器係操作在低於該第一頻率之一第二頻率，該致能訊號係根據用以決定一射頻開關所應導通之訊號路徑的複數個控制訊號所產生。
  11. 一種電壓產生器，包含：一震盪器，具有複數個反相器及一輸出端；一電荷泵，具有一輸入端及一輸出端，該電荷泵之該輸入端耦接於該震盪器之該輸出端；及一平滑電容，耦接至該電荷泵之該輸出端； 其中該電壓產生器係用以經由該平滑電容提供電壓至一電路，在該電路之一轉換期間，該震盪器係操作在一第一頻率，且在該電路之一非轉換期間，該震盪器係操作在低於該第一頻率之一第二頻率；及其中該些反相器係由相同之一可調電壓或相同之一可調偏壓電流所致能。
  12. 如請求項11所述之電壓產生器，另包含：一可調式穩壓器，用以輸出該可調電壓，該可調電壓包括一第一電壓與一第二電壓，該可調式穩壓器於一第一狀態下輸出該第一電壓，並於一第二狀態下輸出該第二電壓，該第一電壓高於該第二電壓；其中該平滑電容在該第一狀態下的充電速度大於該平滑電容在該第二狀態下的充電速度。
  13. 如請求項11所述之電壓產生器，另包含：一可調式電流產生器，用以輸出該可調偏壓電流，該可調偏壓電流包括一第一偏壓電流與一第二偏壓電流，該可調式電流產生器於一第一狀態下輸出該第一偏壓電流，並於一第二狀態下輸出該第二偏壓電流，該第一偏壓電流高於該第二偏壓電流；其中該平滑電容在該第一狀態下的充電速度大於該平滑電容在該第二狀態下的充電速度。
  14. 如請求項11所述之電壓產生器，另包含複數個電晶體，每一電晶體耦接於該些反相器之一反相器，其中該些反相器中的每一反向器係經由該些電晶體中一對應之電晶體接收該可調電壓或該可調偏壓電流以被致能。
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