CMOS电荷泵的电路设计

四版图的设计与优化


本芯片拟采用 ASMC0.35林m双层多晶硅、三层金 属的高压Bi一CMOs工艺来实现。并应用Cadence 系统软件提供的 VirtuosoLayout软件进行版图的设 计工作。在版图完成后使用Dracula工具从单元电 路到系统进行DRC，LVS验证。 1布局与布线 2DRC 3LVS
Vref端输入将变大的一个信号，CLK和CLK’就是I10-ZN和I9-
ZN端的两个反相时钟信号，当B为低电频视作为0，D为高电频 的时候，从Vref端输入的信号进过M1，AB两端的电压差就是 Vref+Vth，经过M2时，CD两端的电压差为Vref+Vth+CLK，此 时D端电压为1.8V，电容不能突变电压，所以仍然存在电势差， 所以B点电压就是Vref+Vth+1.8，以此类推一直经过M6，Mf1 和Mf2可以看作一个低通滤波器，把交流信号变成直流信号， 最后从Bias端输出放大信号。
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五总结与展望

本文介绍了一种电荷泵电路在500KHZ条件 下把最初的输入电压通过振荡器产生两个 反相的周期信号，再由RS触发器把占空比 变为百分之五十，最后由电荷泵把输出的 1.3V放大到12.2V，实践证明这一电路是很 有使用价值的。
80 年代末90 年代初各半导体器件厂生产的电荷泵变换器是以 ICL7660为基础开发出一些改进型产品，如MAXIM 公司的 MAX1044、Telcom 公司的TC1044S、TC7660 和LTC 公司的 LTC1044/7660等。这些改进型器件功能与ICL7660相同，性能 上有改进，管脚排列与ICL7660完全相同，可以互换。 这一 类器件的缺点是：输出电流小；输出电阻大；振荡器工作频 率低，使外接电容容量大；静态电流大。 随着半导体工艺技 术的进步与便携式电子产品的迅猛发展，各半导体器件公司 开发出各种新型电荷泵变换器，它们在器件封装、功能和性 能方面都有较大改进，并开发出一些专用的电荷泵变换器。 它们的特点可归纳为： 1. 提高输出电流及降低输出电阻 2减小功耗 3扩大输入电压范围 4. 减少占印板的面积 5. 输出负电压可设定（调整） 6. 两种新型的四倍压器件
CMOS电荷泵的电路设计
绪论
一 CMOS电荷泵的背景 二 CMOS电荷泵的电路原理 三 CMOS电荷泵的设计与仿真结果 四 CMOS电荷泵版图设计与优化 五 CMOS电荷泵总结与展望
一 CMOS电荷泵的背景
电荷泵电路是一种能够产生比电源电压更高的电压 的电路。它在实现过程中不使用电感，而能够只用电容和 有源器件来实现，非常便于集成。电荷泵电路具有广泛应 用，一个重要的用途是用于非易失性存储器中，作为编程 电压产生器或电平转换电路中的高压产生器。电荷泵电路 还应用在需要高压来驱动模拟开关的低电源电压开关电容 系统、数模转换器和DC-DC转换器中。随着IC的设计与制 造中晶体管尺寸的逐渐减小以及低功耗的需求越来越高， 电源电压将不断降低，电荷泵电路的应用也将越来越广泛。
根据上图由M28-D输入一个高电频信号到A点，由D点是高电 频所以M1电容充电，M2导通，C点变为低电频，经过3次反相 器到E点为高电频传到B点，则B为高电频时M3导通，D点变 为低电频，M1放电，M2断开，C点变为高电频再由3次反相器 到E点变为低电频传到B点，B点为低电频时M3断开，D点为 高电频。如此反复循环从I9-ZN,I10-ZN两端输出两个反相的振 荡周期信号。
二 CMOS电荷泵的电路原理
此电荷泵由三部分组成，分别为
1，Oscillator 振荡器
2，RS-FF RS触发器 3，Charge pump 电荷泵 先由振荡器产生反向周期信号，然后由RS触发器让周 期信号占空比为百分之五十，最后通过电荷泵把低电压 变高电压。
三 CMOS电荷泵的设计与仿真结果
从I10-ZN和I9-ZN两个输入端输入上节中环形振荡器得出的两 个反相振荡周期信号，根据上章定义的A门的一个输入端为Rd 端，低电平有效，此时 Sd端应为高电平。B门的一个输入端为 Sd端，此时 Rd端应为高电平。又因为上升沿输出反转，下升 沿输出无影响，所以每次I10-ZN端的电平在上升，I9-ZN端的 电平在下降的时候，输出端I1-ZN和I2-ZN会完成一次变化，所 以就能得出两个占空比为百分之五十的反相时钟信号。