一种应用于EEPROM的片上电荷泵电路设计

设计了一种应用于EEPROM的片内电荷泵电路系统。该电路基于Dickson电荷泵结构,通过使用稳定的参考电压驱动压控振荡电路,从而产生了占空比小于50%的精确时钟,提高了电荷泵升压速度;通过使用调压电路,限制并稳定了输出电压。HSPICE仿真结果显示:在5 V电源电压下,时钟频率高达2.085 MHz。电荷泵仅需要56.256μs就可以输出15.962 V的高压。电荷泵的电压上升时间快,性能优越。     

一种应用于MEMS麦克风偏置电路的电荷泵设计

MEMS麦克风需要一个高于10 V的偏置电压才能工作,这个高电压一般由内部电荷泵电路产生.在传统Dickson电荷泵结构的基础上,提出一种改进的电荷泵结构.它首先将非重叠时钟的幅度加倍,然后用幅度加倍的时钟作为电荷泵的驱动时钟,取得了明显的升压效果.Hspice仿真结果表明,电源电压为1.4V时,6级二极管-电容升压单元就可以实现10.7674 V的输出电压.与传统的Dickson升压电路相比,改进型电荷泵的升压单元减少了4级,且其核心部分的面积减小了21％,功耗降低了40％(参考SMIC 0.35 μm CMOS工艺).     

一种适用于反熔丝FPGA的高效电荷泵电路

基于Dickson电荷泵结构,提出了一种适用于反熔丝现场可编程门阵列(FPGA)的新型高效电荷泵电路,实现了电荷泵的快速启动。通过采用时钟信号升压电路,减少了电荷泵级数,并减小了电路总体面积和功耗。仿真结果显示,在2.5 V的工作电压和整体电路全负载的条件下,整体电路的启动时间约为20μs,可稳定输出电压5.46 V,工作电流约为618μA。采用0.18μm CMOS工艺流片并对其进行编程和测试,结果显示FPGA电路编程成功,功能正确,与仿真结果一致,表明了此电荷泵结构的可行性和实用性。     

适用于低压EEPROM编程的双电荷泵电路系统设计

设计了一款应用于低电源电压EEPROM的双电荷泵电路结构,提供存储单元编程所需的高压。基于传统Dickson结构,设计主次两级电荷泵结构：次级电荷泵为两级升压结构,输出电压可增强时钟的驱动能力、抬高其高电平;主级电荷泵采用传输管栅压提升的结构及驱动能力增强的时钟对内部电容进行充放电,提高主级电荷泵每级的传输能力及整体电路的工作效率,最终实现低电源电压下产生高压的目的。同时,通过使能时序控制稳压系统电路,保证了输出电压的稳定性。仿真结果显示,电荷泵升降压速度快、纹波小、效率高。该双电荷泵电路已实际应用于芯片设计中,采用0.18μm EEPROM工艺流片,输出高压稳定,达到设计要求,并且性能良好。     

一种消除阈值电压影响的高效率电荷泵

提出了一种基于Dickson电荷泵结构的片上升压电路,由两相非交叠时钟驱动,并与电平转换单元配合使用.该电路将最后一级的传输管NMOS管替换为PMOS管,再由电平转换单元产生的电压来控制该PMOS管的栅端电压,使之在导通时彻底打开,从而消除该级的阈值电压损失,提高了输出电压.     

一种低压高效的电荷泵设计北大核心CSCD

针对于传统电荷泵结构存在的阈值压降和受体效应影响的问题,在传统四相时钟电荷泵结构基础上通过增加衬底自举电容及辅助管增大传输管的衬底电压,降低体效应的影响,提升了电荷泵电路的转换效率,降低了电荷泵电路的启动电压.电荷泵电路基于TSMC 0.18μm CMOS工艺进行设计与仿真,仿真结果表明:改进型电荷泵的工作电压可以低至0.8V,转换效率76.25%.     

一种采用齐纳管作为开关器件的Dickson电荷泵电路

文章提出了一种基于Dickson原理的电荷泵电路,采用齐纳管作为开关器件。该电路克服了采用MOS管作为开关器件的Dickson电路在多级级联时的转换效率急剧下降问题,并且可以利用齐纳管来稳定输出电压。Spice仿真结果显示,五级齐纳电荷泵可以轻松在3V电源电压下实现10V左右的稳定电压输出。该电路结构简单,与标准CMOS工艺兼容,具有较高的应用价值和经济价值。     

一种用于电源管理的高性能电荷泵

设计了一种用于电源管理的高性能交叉耦合电荷泵.与传统的Dickson电荷泵相比,该电荷泵不受阈值压降影响,电压输入范围大;同时,开关管采用最大过驱动电压,极大地减小了传导损耗.HSPICE仿真结果表明,当输入电压为5V、时钟频率为50 MHz时,最大效率达到96.3％,在空载条件下,升压效率高达99％.负载电流在10～120 μA范围内,输出电压只有1.55V的变化,具备较强的电流驱动能力.     

一个精确时钟驱动的Dickson倍压电荷泵电路

提出了一种基于Dickson电荷泵电路，由自带参考电压的时钟电路驱动，并与耦合倍压电路相结合的片上升压电路。该电路由于保证了输出编程电压的精确度，从而控制了存储单元阅值电压的偏移，降低了对外围电路的要求，保证了整个系统的可靠性。     

一种高效率的适合于低功耗应用的电荷泵电路

设计实现了一种高效率的电荷泵电路。利用电容和晶体管对电荷传输开关进行偏置来消除开关管阈值电压的影响。同时,通过对开关管的的衬底进行动态的偏置使得在电荷传输期间当开关管打开时其阈值电压较低,在开关管关断时其阈值电压较高。该电荷泵电路的效率得到了提高。基于0.18μm,3.3V标准CMOS工艺实现了该电路。在每级电容为0.5pF,时钟频率为780KHz,电源电压为2V的情况下,测得的8级电荷泵的输出电压为9.8V。电荷泵电路和时钟驱动电路从电源处总共消耗了2.9μA的电流。该电荷泵电路适合于低功耗的应用。     

一种用于3D NAND存储器的高压生成电路

设计了一种应用于3D NAND 存储器的高压生成电路,包括振荡器、时钟生成电路、新型电荷泵及反馈环路。与传统的电荷泵相比,新型电荷泵消除了阈值电压损失与衬底偏置效应,提高了升压效率。通过控制时钟的电压幅度来调节输出电压,减小了输出电压纹波。电路在0.32 μm CMOS工艺模型下进行了仿真验证。结果表明,在3.3 V工作电压下,该电路稳定输出15 V的高压,上升时间为3.4 μs,纹波大小为82 mV,最大升压效率可达到76%。该高压生成电路在各项性能指标之间取得了平衡,其突出的综合性能能满足3D NAND存储器的工作需求。     

TFT-LCD驱动芯片内置电荷泵的优化

根据手机用TFT-LCD的显示和驱动要求,优化设计了一种用于TFT-LCD驱动IC的内置电荷泵升压电路。使用0.25μm CMOS高压工艺的HSPICE仿真结果表明,与传统的电荷泵电路相比,优化后的电荷电压稳定速度提高将近一倍,升压效率和功率效率分别提高4%和5%,全部输出电压上升到稳定值的时间小于60 ms,满足设计要求。该新型升压电路采用3个时钟控制开关动作,共用升压电容,减少了外接升压电容的数目,另外能够同时产生正倍压和负倍压。     

一种高效率的二相位CMOS高压发生器

随着电源电压的不断降低和芯片面积的不断减小，电荷泵的效率已成为MOS电荷泵电路设计过程中最为人们关心的问题之一，由于传统的Dickson MOS电荷泵在每个传输管上都有问值电压的损失，使得它的效率很低，为了解决这一问题，各种电荷泵电路在不断地出现，四相位MOS电荷泵电路自发明以来，得到了广泛的应用，但是它需要产生四个时钟，增大了面积；更为重要的是，由于四相位电荷泵要求在一个周期内提供四个互不重叠的高电平，从而限制了时钟频率的提高。本文在四相位电荷泵的基础上，提出了一种新型的二相位的电荷泵电路，解决了提高效率和增加芯片面积以及时钟频率提升的矛盾。     

应用于低频无源RFID的低成本2 kbit EEPROM

基于350 nm 2-poly 3-metal EEPROM工艺，设计了一种应用于低频无源RFID的低成本2 kbit EEPROM存储器。在保证存储容量能满足大多数使用场景的情况下，通过优化Dickson电荷泵和读出电路的结构，实现电路版图面积的最小化，从而对整体电路实现低成本设计。优化后的Dickson电荷泵能实现10μs内从3.3 V到16 V的稳定升压，且功耗为334μW;读出电路基于检测NCG器件阈值电压的方式实现存储逻辑值的判别，该方法不需要能提供高精度电流的基准电路和具有高增益的灵敏放大器，有效降低了整体电路的面积。低成本2 kbit EEPROM的工作电压为3.3 V,能实现32位并行输入和1位串行输出，芯片总面积仅为0.14 mm²,有效降低了低频无源RFID设计复杂度和制造成本。     

MEMS麦克风中新型电荷泵的设计

设计了一款应用于MEMS麦克风的电荷泵电路。在动态的电荷传输开关型电荷泵中,增加了时钟电平倍增电路和负反馈电路,使得电荷泵在工艺偏差、温度以及电源电压变化时能够输出稳定的高压。电路基于0.3 μm CMOS工艺实现,Spectre仿真结果表明,在1.6~3.6 V电源电压范围及所有工艺角下,电荷泵能够输出偏差在±5%以内的14 V高压,与相同条件下的传统静态电荷传输型电荷泵相比,升压单元减少了33%,有效提高了效率,节省了面积。     

应用于能量收集的自启动DC-DC升压转换器

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种应用于能量收集的自启动DC-DC升压转换器。系统包括两级升压结构,第一级自启动模块实现亚阈值电压输入,将电压升至可供第二级主升压结构使用的电压。两级升压结构中,均采用了基于栅交叉耦合的电荷泵,对其中的电荷传输开关进行改进,克服了传统Dickson电荷泵的体效应问题,提高了电压增益和转换效率。仿真结果表明,DC-DC升压转换器能在300 mV输入下实现自启动,输出电压为1.8 V,纹波电压约为4 mV,效率达到69%。     

面向电荷泵的占空比可调四相时钟发生电路北大核心

针对传统四相时钟发生电路产生的时钟波形信号易发生交叠、驱动电荷泵易发生漏电等问题，提出了一种占空比可调四相时钟发生电路。电路在每两相可能出现交叠的时钟信号之间都增加了延时单元模块，通过控制延时时间对输出时钟信号的占空比进行调节，避免了时钟相位的交叠。对延时单元进行了改进，在外接偏置电压条件下，实现了延时可控。基于55 nm CMOS工艺的仿真结果表明，在10～50 MHz时钟输入频率范围内，该四相时钟发生电路可以稳定输出四相不交叠时钟信号，并能在1.2 V电压下驱动十级电荷泵高效泵入11.2 V。流片测试结果表明，该四相时钟发生电路能够产生不相交叠的四相时钟波形，时钟输出相位满足电荷泵驱动需求。     

新型低压、高速CMOS电荷泵电路

针对电荷泵传统电路中存在的电荷注入、时钟馈通、电荷分享等现象、问题,提出了相应的解决措施,并且提出了一种新型的电荷泵电路。电路按0．18μCMOS工艺设计,Spectre仿真,可以工作在1V电源电压下,频率达到1GHz,输出电压范围为100～980mV,功耗130μW,输出波形连贯无跳跃。该电荷泵具有结构简单、低压低功耗的特性,适合高速锁相环电路的使用。     

一种面向Flash存算阵列的可调电荷泵北大核心

Flash存算阵列在工作模式下需要用到不同内部驱动电压，因此基于当前各类Dickson型电荷泵，设计了一种针对Flash存算阵列的可调电荷泵。采用一种新型输出级的交叉耦合设计，解决了传统电荷泵最后一级阈值电压导致的低泵送效率的问题，并通过辅助MOS管增强了传统电荷泵中体源二极管对反向漏电流的抑制能力。55 nm CMOS工艺下的仿真结果表明，与改进前的电荷泵相比，在电源电压1.8 V和300μA的工作电流下，中间级反向漏电流减少了17.5%,输出级反向漏电流减少了73.1%。无反馈调节时，主电荷泵最高输出电压为9.56 V,电压效率达88.51%。PFM可调制模式下，可重构电荷泵能实现输出电压切换。     

基于0.18μmCMOS工艺的2.5GB/s时钟恢复电路设计

提出了一种双支路无力切换结构信息与通信学院2.5GB/s NRZ码的时钟恢复电路。整个电路由鉴相器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器组成。基于0.18μm CMOS工艺用Candance Spectre仿真软件对电路进行仿真。仿真结果表明所设计的电路功能正确,其VCO自由振荡频率为2.5GHz,在1.8V电源电压下的功耗为73.8mW,捕获时间为1.2μs,输出时钟的单端峰峰电压为1.8V,相对抖动峰峰值为20ps,频率锁定范围为1.9GHz。