[發(fā)明專(zhuān)利]一種時(shí)鐘倍壓電路及電荷泵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611177098.3
• 申請(qǐng)日: 2016-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106602864B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍煌;李弦;田敏;鐘匯才
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/07
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/07
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種時(shí)鐘倍壓電路及電荷泵，所述時(shí)鐘倍壓電路包括：輸入單元、第一緩沖單元和第二緩沖單元。時(shí)鐘倍壓電路通過(guò)分別為輸入輸出器件第二晶體管和第三晶體管串接閾值電壓較小的邏輯器件第一晶體管和第四晶體管，為輸入輸出器件第六晶體管和第七晶體管串接閾值電壓較小的邏輯器件第五晶體管和第八晶體管，這樣當(dāng)輸入的工作電壓擺幅較小，使得輸入單元輸出的第一電壓和第二電壓較小時(shí)，閾值電壓較小的邏輯器件可以正常的開(kāi)啟，從而保證輸入輸出器件的正常開(kāi)啟，進(jìn)而使得時(shí)鐘倍壓電路可以正常工作，同時(shí)保證在工作過(guò)程中邏輯器件晶體管任意兩極之間的電壓差不超過(guò)工作電壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)邏輯器件晶體管的保護(hù)，保障了時(shí)鐘倍壓電路的正常工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及時(shí)鐘倍壓電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種時(shí)鐘倍壓電路及電荷泵。

背景技術(shù)

電荷泵被廣泛應(yīng)用于高電壓設(shè)備中，它基本的設(shè)計(jì)理念是自電荷泵時(shí)鐘電荷耦合到每個(gè)電荷泵的節(jié)點(diǎn)中。越高的耦合電壓將在更少數(shù)量的電荷泵級(jí)下產(chǎn)生更高的輸出電壓。主要通過(guò)時(shí)鐘倍壓電路為所述電荷泵提供時(shí)鐘信號(hào)。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)鐘倍壓電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖，所述時(shí)鐘倍壓電路主要包括輸入級(jí)10、第一緩沖級(jí)20和第二緩沖級(jí)30構(gòu)成，其中，所述輸入級(jí)10由第一電容C1、第二電容C2、第一晶體管T1、第二晶體管T2構(gòu)成，所述第一緩沖級(jí)20由第三晶體管T3和第四晶體管T4以反相器的形式連接構(gòu)成，所述第二緩沖級(jí)30由第五晶體管T5和第六晶體管T6以反相器的形式連接構(gòu)成；附圖1中的標(biāo)號(hào)Clk表示向所述時(shí)鐘倍壓電路輸入的第一時(shí)鐘，Clkb表示向所述時(shí)鐘倍壓電路輸入的第二時(shí)鐘，GND表示接地，n和nb表示所述輸入級(jí)10與所述第一緩沖級(jí)20和第二緩沖級(jí)30的連接節(jié)點(diǎn)，VDD表示工作電壓，其值與所述第三晶體管至第六晶體管的制程工藝相同的邏輯器件相關(guān)，當(dāng)與所述第三晶體管在至第六晶體管的制程工藝相同的邏輯器件為1.2V器件時(shí)，VDD的值即為1.2V±10％，Oclk表示所述第一緩沖級(jí)20輸出的第三時(shí)鐘，Oclkb表示所述第二緩沖級(jí)輸出的第四時(shí)鐘。在工作過(guò)程中，所述輸入級(jí)10分別根據(jù)所述第一時(shí)鐘和第二時(shí)鐘向所述第一緩沖級(jí)20和第二緩沖級(jí)30輸出第一電壓和第二電壓，由于所述第一時(shí)鐘和第二時(shí)鐘為互補(bǔ)時(shí)鐘信號(hào)，即當(dāng)所述第一時(shí)鐘為高電平VDD時(shí)，第二時(shí)鐘為零，當(dāng)所述第一時(shí)鐘為零時(shí)，所述第二時(shí)鐘為高電平VDD。那么當(dāng)所述第一時(shí)鐘為零，第二時(shí)鐘為高電平VDD時(shí)，所述輸入級(jí)10輸出的第一電壓為VDD，第二電壓為2VDD，此時(shí)所述第一緩沖級(jí)20輸出的第三時(shí)鐘Oclk為0V，所述第二緩沖級(jí)30輸出的第四時(shí)鐘Oclkb為2VDD，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的倍壓過(guò)程。同樣的，當(dāng)所述第一時(shí)鐘為高電平VDD，第二時(shí)鐘為零時(shí)，所述第一緩沖級(jí)20輸出的第三時(shí)鐘Oclk為2VDD，所述第二緩沖級(jí)30輸出的第四時(shí)鐘Oclkb為0V。

由于作為所述第一緩沖級(jí)20的第三晶體管T3和第四晶體管T4以及作為所述第二緩沖級(jí)20的第五晶體管T5和第六晶體管T6需要輪流承受2VDD的電壓，因此通常情況下所述第三晶體管T3至第六晶體管T6采用耐壓能力較邏輯器件更好的輸入輸出器件承當(dāng)。以0.13μm制程制備的晶體管為例，所述第三晶體管T3至第六晶體管T6需要采用3.3V的輸入輸出器件。

但是，當(dāng)晶體管的工藝角和工作條件比較苛刻，并且輸入的工作電壓VDD擺幅較小時(shí)，第三晶體管至第六晶體管的閾值電壓會(huì)比較高，而VDD的值會(huì)比較小，此時(shí)可能會(huì)使得所述輸入級(jí)10輸出的第一電壓不足以打開(kāi)第一緩沖級(jí)20的第三晶體管T3或第四晶體管T4，使得所述輸入級(jí)10輸出的第二電壓不足以打開(kāi)第二緩沖級(jí)30的第五晶體管T5或第六晶體管T6，從而出現(xiàn)功能性問(wèn)題，導(dǎo)致所述時(shí)鐘倍壓電路無(wú)法輸出正常的第三時(shí)鐘和第四時(shí)鐘。

以0.13μm制程為例，當(dāng)晶體管的工藝角為ss corner，工作條件為-40℃，VDD為0.8V時(shí)，會(huì)導(dǎo)致所述第三晶體管T3至第六晶體管T6無(wú)法正常打開(kāi)，從而使得所述時(shí)鐘倍壓電路的功能出現(xiàn)異常。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種時(shí)鐘倍壓電路及電荷泵，以解決當(dāng)晶體管的工藝角和工作條件比較苛刻，并且輸入的工作電壓擺幅較小時(shí)，所述時(shí)鐘倍壓電路功能出現(xiàn)異常的問(wèn)題。