高速片上CMOS電荷泵研究.pdf

1、電荷泵是一種運(yùn)用電荷在電容器中積累產(chǎn)生高壓的電路，它廣泛應(yīng)用于串口通信電路、EEPROM、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器等需要高壓的領(lǐng)域。在EEPROM中，電荷泵用于對(duì)懸浮柵器件進(jìn)行寫入或者擦除操作。如果電荷泵泵壓速度慢，EEPROM就不能實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)改寫，數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失、誤傳，影響器件性能。本文通過研究減少電壓上升時(shí)間的方法，設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于EEPROM的片上電荷泵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了快速升壓的目的. 本文基于華虹NEC0.5μm CMOS工藝，設(shè)計(jì)了

2、片上電荷泵系統(tǒng)，該電路系統(tǒng)包含時(shí)鐘產(chǎn)生電路、電荷泵核和調(diào)壓電路三部分，其中時(shí)鐘產(chǎn)生電路由基準(zhǔn)電壓源、共源電壓放大器、壓控振蕩器和時(shí)序電路組成。 所設(shè)計(jì)的時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出占空比約為30％的高頻時(shí)鐘信號(hào)，用此信號(hào)驅(qū)動(dòng)電荷泵，減小了電荷泄漏等不利因素，使電壓上升時(shí)間得到明顯減小；對(duì)Dickson電荷泵進(jìn)行改進(jìn)，提出一種在電路的前四級(jí)加入4個(gè)預(yù)充管的電荷泵模型。電荷泵核采用這種模型，增加了節(jié)點(diǎn)初始電壓，進(jìn)一步減小了電壓上升時(shí)間；通過使用

3、調(diào)壓電路，將電荷泵核輸出的電壓調(diào)整為可供EEPROM進(jìn)行讀、寫、擦操作所需要的電壓信號(hào)；在電路中加入了使能信號(hào)，控制電荷泵的開啟與關(guān)閉，減小了電源功耗。 利用HSPICE電路仿真軟件，對(duì)各個(gè)模塊及電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，電荷泵系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率高達(dá)2.071MHz，時(shí)鐘占空比為31.565％。電荷泵僅需51.650μs就可以從5V升壓到16V，電壓穩(wěn)定在17.691V。電荷泵完全關(guān)閉時(shí)，其靜態(tài)電流為8.611μA。以上指