一种高效率低功耗的电荷泵设计
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ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｍｐ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｃｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｐ ｕ ｍｐ； Ｏｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ； Ｈｉ ｇ ｈ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ； Ｌ ｏ ｗ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
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Ｎｏ ． ６
微
处
理
机
第 ６期
２ ０ １ ３年 Ｉ ２月
Ｄ ｅ ｃ ． ， ２ ０１ ３
ＭＩ ＣＲＯＰ ＲＯＣＥ Ｓ Ｓ ０ＲＳ
一
种 高效 率低 功耗 的电荷泵 设 计
杨 玉飞 ， 李 瑞， 任志伟
（ 中 国电子科 技集 团公 司第 四十七研 究所 ， 沈阳 １ １ ０ ０ ３ ２ ）
一
图 ２给 出 了一个 产生 高 电压 的 电荷 泵 电路 。下 面分 析一下该 电 荷 泵 的工 作 原 理 。ｐ ｕ ｌ ｌ — ｅ ｎ是 上 拉 使能 信 号 ， 电荷 泵 工 作 的前 提 条件 是 ｐ ｕ ｌ ｌ — ｅ ｎ：１ 。 Ｏ Ｓ Ｃ是振荡器 产 生 的信 号 ， 通过 两 级 反相 提供 两 个 反相 的 时 钟 信 号 。假 设 该 电路 不 带 直 流 负 载 ， 当 Ｃ Ｌ Ｋ Ｎ是低 电平 时 ， 通过 Ｎ Ｉ Ｏ管 Ａ节 点 的 电压被 拉 到Ｖ Ｄ Ｄ—Ｖ Ｔ Ｈ 。当 Ｃ Ｌ Ｋ Ｎ 变 为高 电平 时 ， Ａ 节点 的
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电压 。这个 电压可 以是大 于 Ｖ Ｄ Ｄ 的用 电荷 泵实 现 ，
电容能 充分 的 放 电 ， 在振 荡器 的 中间节 点加入一
些 电容来 增大 延时 ， 降低振 荡器 的频率 。
图 １ 带使 能控 制的环路振荡器
２ ． ２ 电荷泵 电路结 构
也 可 以是 小 于 Ｖ Ｓ Ｓ的用 负 电荷 泵 实 现 。这 里 介 绍
文章编 号 ： １ ０ ０ ２— ２ ２ ７ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ２ ０— ０ ２
Ａ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｎ Ｃｈ ａ ｒ ｇ ｅ Ｐｕ ｍｐ ｗｉ ｔ ｈ Ｈｉ ｇ ｈ Ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ Ｌ ｏ ｗ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
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（ Ｔ ｈ ｅ ４ ７ ｔ ｈ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＣ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ０ ３ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
何 实现 高效率低 功耗 的。
关键词 ： 电荷泵； 振荡器 ； 高效率； 低功耗
Ｄ Ｏ Ｉ 编码： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２— ２ ２ ７ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ７
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ４ ０ ２
文 献标识 码 ： Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ， ａ ｓ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｉ ｓ ｇ ｒ ａ ｄ ｕａ ｌ ｌ ｙ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｅ ｒ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
１ 引 言
目前 随着集 成 电路 的不 断 发展 ， 对 于 一些 较 大 规模 的电路 ， 为 了追 求高效 率低 功耗 的性 能 ， 对 电压 的要求越 来越 高 ， 经 常需 要 多 电源 供 电 。在设 计这 种 电路 时 ， 需要 的 直 流 电压经 常不 在 Ｖ Ｓ Ｓ—Ｖ Ｄ Ｄ之 间， 这 时一般 会用 到 电荷 泵来 产生 电路 需 要 的工作
摘 要 ： 在 集成 电路设 计 中， 随着工 艺尺 寸越来越 小 ， 电路 在 功耗 方 面 的要 求越 来越 高 。设计 高效率低 功耗 的 电荷 泵 （ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｐ ｕ ｍｐ ） ， 可 以提 高 电荷 泵 的 工作 效率 ， 降低 整个 电路 的功耗 。这 里 介绍 了一种 高效 率低 功耗 的 电荷 泵 ， 通 过仿真 图像 可以清楚地 看到 电荷泵 的工作 情况 ， 看 到 它是如
ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｍｐ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｃｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｐ ｕ ｍｐ； Ｏｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ； Ｈｉ ｇ ｈ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ； Ｌ ｏ ｗ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
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２ ０ １ ３年 Ｉ ２月
Ｄ ｅ ｃ ． ， ２ ０１ ３
ＭＩ ＣＲＯＰ ＲＯＣＥ Ｓ Ｓ ０ＲＳ
一
种 高效 率低 功耗 的电荷泵 设 计
杨 玉飞 ， 李 瑞， 任志伟
（ 中 国电子科 技集 团公 司第 四十七研 究所 ， 沈阳 １ １ ０ ０ ３ ２ ）
一
图 ２给 出 了一个 产生 高 电压 的 电荷 泵 电路 。下 面分 析一下该 电 荷 泵 的工 作 原 理 。ｐ ｕ ｌ ｌ — ｅ ｎ是 上 拉 使能 信 号 ， 电荷 泵 工 作 的前 提 条件 是 ｐ ｕ ｌ ｌ — ｅ ｎ：１ 。 Ｏ Ｓ Ｃ是振荡器 产 生 的信 号 ， 通过 两 级 反相 提供 两 个 反相 的 时 钟 信 号 。假 设 该 电路 不 带 直 流 负 载 ， 当 Ｃ Ｌ Ｋ Ｎ是低 电平 时 ， 通过 Ｎ Ｉ Ｏ管 Ａ节 点 的 电压被 拉 到Ｖ Ｄ Ｄ—Ｖ Ｔ Ｈ 。当 Ｃ Ｌ Ｋ Ｎ 变 为高 电平 时 ， Ａ 节点 的
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电容能 充分 的 放 电 ， 在振 荡器 的 中间节 点加入一
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图 １ 带使 能控 制的环路振荡器
２ ． ２ 电荷泵 电路结 构
也 可 以是 小 于 Ｖ Ｓ Ｓ的用 负 电荷 泵 实 现 。这 里 介 绍
文章编 号 ： １ ０ ０ ２— ２ ２ ７ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ２ ０— ０ ２
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何 实现 高效率低 功耗 的。
关键词 ： 电荷泵； 振荡器 ； 高效率； 低功耗
Ｄ Ｏ Ｉ 编码： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２— ２ ２ ７ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ ０ ７
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ４ ０ ２
文 献标识 码 ： Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ， ａ ｓ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｉ ｓ ｇ ｒ ａ ｄ ｕａ ｌ ｌ ｙ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｅ ｒ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
１ 引 言
目前 随着集 成 电路 的不 断 发展 ， 对 于 一些 较 大 规模 的电路 ， 为 了追 求高效 率低 功耗 的性 能 ， 对 电压 的要求越 来越 高 ， 经 常需 要 多 电源 供 电 。在设 计这 种 电路 时 ， 需要 的 直 流 电压经 常不 在 Ｖ Ｓ Ｓ—Ｖ Ｄ Ｄ之 间， 这 时一般 会用 到 电荷 泵来 产生 电路 需 要 的工作
摘 要 ： 在 集成 电路设 计 中， 随着工 艺尺 寸越来越 小 ， 电路 在 功耗 方 面 的要 求越 来越 高 。设计 高效率低 功耗 的 电荷 泵 （ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｐ ｕ ｍｐ ） ， 可 以提 高 电荷 泵 的 工作 效率 ， 降低 整个 电路 的功耗 。这 里 介绍 了一种 高效 率低 功耗 的 电荷 泵 ， 通 过仿真 图像 可以清楚地 看到 电荷泵 的工作 情况 ， 看 到 它是如