[發明專利]一種CMOS片上直流負電壓產生電路

有效

• 申請號: 201510011967.4
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104714589B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 胡蓉彬;王永祿;胡剛毅;陳光炳;王育新;付東兵;張正平;朱璨
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)11316
• 代理人: 劉佳

1.一種CMOS片上直流負電壓產生電路，其特征在于，包括充電單元、時鐘單元、電荷泵單元、輸出單元和電荷存儲單元；其中，

所述充電單元，用于向所述電荷泵單元充電；

所述時鐘單元，用于向所述電荷泵單元提供所需時鐘信號；

所述電荷泵單元，用于產生幅度大小等于正電源電壓的負脈沖電壓；

所述輸出單元，用于把所述電荷泵單元產生的負脈沖電壓轉換成直流負電壓，該直流負電壓的大小等于正電源電壓；

所述電荷存儲單元，用于存儲被所述電荷泵單元帶到負電位的電荷，同時使所述輸出單元輸出的直流負電壓在CMOS芯片工作過程中保持穩定；其中，

所述電荷泵單元由第一電容器和第二電容器構成，所述第一電容器的上極板連接所述時鐘單元輸出的第一時鐘信號CK1，所述第二電容器的上極板連接所述時鐘單元輸出的第二時鐘信號CK2，所述第一電容器的下極板連接所述充電單元中第一PMOS晶體管的源極，所述第二電容器的下極板連接所述充電單元中第二PMOS晶體管的源極；所述第一電容器的上極板和下極板之間并聯有第三PMOS晶體管，所述第二電容器的上極板和下極板之間并聯有第四PMOS晶體管；所述第三PMOS晶體管的源極和柵極連接所述第一電容器的上極板，漏極連接所述第一電容器的下極板，襯底連接直流正電源電壓VCC；所述第四PMOS晶體管的源極和柵極連接所述第二電容器的上極板，漏極連接所述第二電容器的下極板，襯底連接直流正電源電壓VCC；

所述充電單元由一對交叉耦合的第一PMOS晶體管和第二PMOS晶體管構成，所述第一PMOS晶體管的源極連接第二PMOS晶體管的柵極，所述第二PMOS晶體管的源極連接第一PMOS晶體管的柵極，所述第一PMOS晶體管和第二PMOS晶體管的漏極均接地GND，所述第一PMOS晶體管和第二PMOS晶體管的襯底均連接直流正電源電壓VCC，所述第一PMOS晶體管和第二PMOS晶體管的源極分別連接所述電荷泵單元，在電路工作過程中輪流給所述電荷泵單元充電；

所述輸出單元由一對交叉耦合的第一深阱NMOS晶體管和第二深阱NMOS晶體管構成，所述第一深阱NMOS晶體管的漏極連接所述第二深阱NMOS晶體管的柵極，所述第二深阱NMOS晶體管的漏極連接第一深阱NMOS晶體管的棚極，所述第一深阱NMOS晶體管的襯底與其源極連接在一起，所述第二深阱NMOS晶體管的襯底與其源極連接在一起，所述第一深阱NMOS晶體管的源極和第二深阱NMOS晶體管的源極連接在一起構成輸出單元的輸出端，輸出直流負電壓VD，所述第一深阱NMOS晶體管和第二深阱NMOS晶體管的漏極分別連接所述電荷泵單元；

所述電荷泵單元由第三深阱NMOS晶體管和第四深阱NMOS晶體管構成，所述第三深阱NMOS晶體管的柵極連接所述時鐘單元輸出的第一時鐘信號CK1，所述第四深阱NMOS晶體管的柵極連接所述時鐘單元輸出的第二時鐘信號CK1，所述第三深阱NMOS晶體管的漏極、襯底和源極連接至所述充電單元中第一PMOS晶體管的源極，所述第四深阱NMOS晶體管的漏極、襯底和源極連接至所述充電單元中第二PMOS晶體管的源極；同時，

所述電荷存儲單元由一大尺寸第五深阱NMOS晶體管構成，所述第五深阱NMOS晶體管的柵極接地，漏極、襯底和源極連接至所述輸出單元的輸出端。

2.根據權利要求1所述的CMOS片上直流負電壓產生電路，其特征在于，所述時鐘單元由一對串行連接的第一反相器和第二反相器構成，所述第一反相器的輸入端接收外部時鐘信號CLKIN，輸出端連接所述第二反相器的輸入端并輸出第一時鐘信號CK1；所述第二反相器的輸出端輸出第二時鐘信號CK2，所述第一時鐘信號CK1和第二時鐘信號CK2均連接至所述電荷泵單元。

3.根據權利要求2所述的CMOS片上直流負電壓產生電路，其特征在于，所述第一反相器和第二反相器具有相同的結構，均由一NMOS晶體管和PMOS晶體管構成，所述NMOS晶體管和PMOS晶體管的漏極連接到一起作為反相器的輸出端，柵極連接到一起作為反相器的輸入端，所述NMOS晶體管的源極和襯底連接到一起接地GND，所述PMOS晶體管的源極和襯底連接到一起接直流正電源電壓VCC。

4.根據權利要求1所述的CMOS片上直流負電壓產生電路，其特征在于，所述電荷存儲單元由一大容量電容器Co構成，所述電容器Co的上極板接地，下極板連接所述輸出單元的輸出端。