CMOS电荷泵的电路设计

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1、CMOS电荷泵的电路设计一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电荷泵总结与展望绪论一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

2、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。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-FFRS触发器3，Chargepump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

3、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。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

4、个占空比为百分之五十的反相时钟信号。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。四版图的设计与优化本芯片拟采用A

5、SMC0.35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2DRC3LVS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ICL766

6、0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

7、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谢谢各位老师指导！