【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电荷泵电路，特别是一种时钟调制的电荷泵电路，属于半导体集成电路。
技术介绍
1、电荷泵是一种广泛地应用于各种集成电路及集成系统中的基础电路，其本质上是一种直流直流转换器，利用电容器作为储能元件，通过开关元件控制电容器的充放电来实现升压或者降压的功能，其具有能够输出高压，转换效率高，静态功耗低等一系列优点，其在现代电子设备中扮演着越来越重要的作用。
2、现代电荷泵基本是从dickson结构的电荷泵发展而来的，为了解决dickson结构的电荷泵由于体效应以及vth造成的电荷泵性能的下降，发展出 bootstrap结构电荷泵、电荷传输电荷泵(cts)等结构的电荷泵，为了进一步提高电荷泵的驱动能力以及效率，发展出了double结构的电荷泵，latch结构如图 8由于驱动时钟简单，所需器件数量少，同时兼具了double结构连续驱动负载的优点广泛地应用在现代电子系统中，但是从其结构上来看，其是开环的结构，也就意味着其没有对输出信号进行检测的能力，那么在实际设计时，为了满足极少数出现的工作状态下的极端负载情况，往往在设计时需要在常规工作条件下，做出较多的硬件或者功耗冗余，这增加了硬件成本；图 9是一种常用的加入反馈调制手段的电荷泵结构，在输出端负载增加时，通过反馈的手段提高电荷泵输入端的电压，从而增加每个周期泵入到电荷泵内部的电荷量以起到提高电荷泵驱动能力的要求，电荷泵的输出端电压是基于输入电压和时钟高电平电压而来，输入电压的范围往往是限定在一个较小的范围，所以这种ldo调制的电荷泵由于系统工作电压的限制，所能驱
3、因此，传统开环电荷泵适合驱动固定的负载，当负载变化范围较大时，为了满足最大的负载的驱动要求，需要增加pumping电容或者提高时钟频率，以满足最大驱动能力的要求，但是在负载较小时，开环的电荷泵仍然采用着比较大的pumping电容或者时钟频率，这会导致在小负载情况下，功耗和面积的浪费，效率较低；采用ldo调制的电荷泵可以根据输出电压值，自适应调节电荷泵的输入电压，在每个时钟周期中泵入更多的电荷来实现更宽范围的驱动能力，但是由于ldo的输出电压变化范围有限，这也导致电荷泵的输入电压变化范围较小，所以其能驱动的负载变化范围也较小。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种时钟调制的电荷泵电路，改善开环电荷泵驱动能力弱，ldo调制的电荷泵驱动负载能力变化范围小的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种时钟调制的电荷泵电路，包含基准电压模块、ldo模块、电荷泵模块、反馈网络模块、电压控制电流源和时钟模块，基准电压模块用于提供精确的参考电压vref，ldo模块基于输入的参考电压vref产生第一电压vin_cp，电荷泵模块将第一电压vin_cp、第一时钟clkp和第二时钟clkn生成第二电压vcp，反馈网络模块基于第二电压vcp产生第三电压vc，电压控制电流源基于第三电压vc产生偏置电压vbias，时钟模块基于偏置电压vbias产生互补的第一时钟clkp和第二时钟clkn。
4、进一步地，所述ldo模块包含运算放大器op1、反馈电阻rfb3和反馈电阻rfb4，运算放大器op1的正相输入端作为ldo模块的输入端并连接参考电压vref，运算放大器op1的反相输入端与反馈电阻rfb3的一端和反馈电阻rfb4的一端连接，运算放大器op1的输出端与反馈电阻rfb3的另一端连接并作为ldo模块的输出端输出第二电压vcp，反馈电阻rfb4的另一端接地。
5、进一步地，所述电荷泵模块包含nmos管nm1、nmos管nm2、pmos管pm1、pmos管pm2、泵电容cpump1和泵电容cpump2；nmos管m1的源极与nmos管nm2的源极连接并作为电荷泵模块的输入端连接第一电压vin_cp，nmos管nm1的栅极与nmos管nm2的漏极、泵电容cpump2的一端、pmos管pm1的栅极和pmos管pm2的漏极连接，nmos管nm1的漏极与nmos管nm2的栅极、泵电容cpump1的一端、pmos管pm2的栅极和pmos管pm1的漏极连接，pmos管pm1的源极与pmos管pm2的源极连接并作为电荷泵模块的输出端产生第二电压vcp，泵电容cpump1的另一端连接第二时钟clkn，泵电容cpump2的另一端连接第一时钟clkp。
6、进一步地，所述反馈网络模块包含反馈电阻rfb1、反馈电阻rfb2、反馈电容cfb1、反馈电容cfb2和运算放大器op2，反馈电容cfb1的一端与反馈电阻rfb1的一端连接并作为反馈网络模块的输入端连接第二电压vcp，反馈电容cfb1的另一端与反馈电容cfb2的一端、反馈电阻rfb1的另一端、反馈电阻rfb2的一端和运算放大器op2的反向输入端连接，反馈电容cfb2的另一端和反馈电阻rfb2的另一端接地，运算放大器op2的正向输入端连接参考电压vref，运算放大器op2的输出端作为反馈网络模块的输出端并产生第三电压vc。
7、进一步地，所述电压控制电流源包含运算放大器op3、nmos管nm3、pmos管pm3、电阻rs、电阻rs1-rsn和开关s1-sn，pmos管pm3的源极连接电源vcc，pmos管pm3的栅极与pmos管pm3的漏极和nmos管nm3的漏极连接并作为电压控制电流源的输出端产生偏置电压vbias，nmos管nm3的栅极与运算放大器op3的输出端连接，运算放大器op3的正向输入端作为电压控制电流源的输入端并连接第三电压vc，运算放大器op3的反向输入端与nmos管nm3的源极、电阻rs的一端、开关s1-sn的一端连接，开关s1-sn的另一端一一对应地与电阻rs1-rsn的一端连接，开关s1-sn的控制端连接控制信号prog_r，电阻rs的另一端和电阻rs1-rsn的另一端接地。
8、进一步地，所述时钟模块包含pmos管pm4、pmos管pm5、pmos管pm6、pmos管pm7、pmos管pm8、nmos管nm4、nmos管nm5、nmos管nm6、nmos管nm7、nmos管nm8和电容cosc，pmos管pm4的栅极与pmos管pm5的栅极连接并作为时钟模块的输入端连接偏置电压vbias，pmos管pm4的源极、pmos管pm5的源极、pmos管pm7的源极和pmos管pm8的源极连接电荷泵时钟高电平vosc，pmos管pm4的漏极与nmos管nm4的漏极、nmos管nm4的栅极和nmos管nm5的栅极连接，nmos管nm4的源极与nmos管nm5的源极、电容cosc的一端、nmos管nm7的源极和nmos管nm8的源极连接，pmos管pm5的漏极与pmos管pm6的源极连接，pmos管pm6的栅极与nmos管nm6的栅极、pmos管pm8的漏极和nmos管nm8的漏极连接并产生第二时钟clkn，pmos管pm6本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：包含基准电压模块、LDO模块、电荷泵模块、反馈网络模块、电压控制电流源和时钟模块，基准电压模块用于提供精确的参考电压VREF，LDO模块基于输入的参考电压VREF产生第一电压VIN_CP，电荷泵模块将第一电压VIN_CP、第一时钟CLKP和第二时钟CLKN生成第二电压VCP，反馈网络模块基于第二电压VCP产生第三电压Vc，电压控制电流源基于第三电压Vc产生偏置电压Vbias，时钟模块基于偏置电压Vbias产生互补的第一时钟CLKP和第二时钟CLKN。
2.根据权利要求1所述的一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：所述LDO模块包含运算放大器OP1、反馈电阻Rfb3和反馈电阻Rfb4，运算放大器OP1的正相输入端作为LDO模块的输入端并连接参考电压VREF，运算放大器OP1的反相输入端与反馈电阻Rfb3的一端和反馈电阻Rfb4的一端连接，运算放大器OP1的输出端与反馈电阻Rfb3的另一端连接并作为LDO模块的输出端输出第二电压VCP，反馈电阻Rfb4的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种时钟调制的电荷泵电路，其
4.根据权利要求1所述的一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：所述反馈网络模块包含反馈电阻Rfb1、反馈电阻Rfb2、反馈电容Cfb1、反馈电容Cfb2和运算放大器OP2，反馈电容Cfb1的一端与反馈电阻Rfb1的一端连接并作为反馈网络模块的输入端连接第二电压VCP，反馈电容Cfb1的另一端与反馈电容Cfb2的一端、反馈电阻Rfb1的另一端、反馈电阻Rfb2的一端和运算放大器OP2的反向输入端连接，反馈电容Cfb2的另一端和反馈电阻Rfb2的另一端接地，运算放大器OP2的正向输入端连接参考电压VREF，运算放大器OP2的输出端作为反馈网络模块的输出端并产生第三电压Vc。
5.根据权利要求1所述的一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：所述电压控制电流源包含运算放大器OP3、NMOS管NM3、PMOS管PM3、电阻Rs、电阻Rs1-Rsn和开关S1-Sn，PMOS管PM3的源极连接电源VCC，PMOS管PM3的栅极与PMOS管PM3的漏极和NMOS管NM3的漏极连接并作为电压控制电流源的输出端产生偏置电压Vbias，NMOS管NM3的栅极与运算放大器OP3的输出端连接，运算放大器OP3的正向输入端作为电压控制电流源的输入端并连接第三电压Vc，运算放大器OP3的反向输入端与NMOS管NM3的源极、电阻Rs的一端、开关S1-Sn的一端连接，开关S1-Sn的另一端一一对应地与电阻Rs1-Rsn的一端连接，开关S1-Sn的控制端连接控制信号PROG_R，电阻Rs的另一端和电阻Rs1-Rsn的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：所述时钟模块包含PMOS管PM4、PMOS管PM5、PMOS管PM6、PMOS管PM7、PMOS管PM8、NMOS管NM4、NMOS管NM5、NMOS管NM6、NMOS管NM7、NMOS管NM8和电容Cosc，PMOS管PM4的栅极与PMOS管PM5的栅极连接并作为时钟模块的输入端连接偏置电压Vbias，PMOS管PM4的源极、PMOS管PM5的源极、PMOS管PM7的源极和PMOS管PM8的源极连接电荷泵时钟高电平Vosc，PMOS管PM4的漏极与NMOS管NM4的漏极、NMOS管NM4的栅极和NMOS管NM5的栅极连接，NMOS管NM4的源极与NMOS管NM5的源极、电容Cosc的一端、NMOS管NM7的源极和NMOS管NM8的源极连接，PMOS管PM5的漏极与PMOS管PM6的源极连接，PMOS管PM6的栅极与NMOS管NM6的栅极、PMOS管PM8的漏极和NMOS管NM8的漏极连接并产生第二时钟CLKN，PMOS管PM6的漏极与NMOS管NM6的漏极、电容Cosc的另一端、PMOS管P...
【技术特征摘要】
1.一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：包含基准电压模块、ldo模块、电荷泵模块、反馈网络模块、电压控制电流源和时钟模块，基准电压模块用于提供精确的参考电压vref，ldo模块基于输入的参考电压vref产生第一电压vin_cp，电荷泵模块将第一电压vin_cp、第一时钟clkp和第二时钟clkn生成第二电压vcp，反馈网络模块基于第二电压vcp产生第三电压vc，电压控制电流源基于第三电压vc产生偏置电压vbias，时钟模块基于偏置电压vbias产生互补的第一时钟clkp和第二时钟clkn。
2.根据权利要求1所述的一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：所述ldo模块包含运算放大器op1、反馈电阻rfb3和反馈电阻rfb4，运算放大器op1的正相输入端作为ldo模块的输入端并连接参考电压vref，运算放大器op1的反相输入端与反馈电阻rfb3的一端和反馈电阻rfb4的一端连接，运算放大器op1的输出端与反馈电阻rfb3的另一端连接并作为ldo模块的输出端输出第二电压vcp，反馈电阻rfb4的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：所述电荷泵模块包含nmos管nm1、nmos管nm2、pmos管pm1、pmos管pm2、泵电容cpump1和泵电容cpump2；nmos管m1的源极与nmos管nm2的源极连接并作为电荷泵模块的输入端连接第一电压vin_cp，nmos管nm1的栅极与nmos管nm2的漏极、泵电容cpump2的一端、pmos管pm1的栅极和pmos管pm2的漏极连接，nmos管nm1的漏极与nmos管nm2的栅极、泵电容cpump1的一端、pmos管pm2的栅极和pmos管pm1的漏极连接，pmos管pm1的源极与pmos管pm2的源极连接并作为电荷泵模块的输出端产生第二电压vcp，泵电容cpump1的另一端连接第二时钟clkn，泵电容cpump2的另一端连接第一时钟clkp。
4.根据权利要求1所述的一种时钟调制的电荷泵电路，其特征在于：所述反馈网络模块包含反馈电阻rfb1、反馈电阻rfb2、反馈电容cfb1、反馈电容cfb2和运算放大器op2，反馈电容cfb1的一端与反馈电阻rfb1的一端连接并作为反馈网络模块的输入端连接第二电压vcp，反馈电容cfb1的另一端与反馈电容cfb2的一端、反馈电阻rfb1的另一端、反馈电阻rfb2的一端和运算放大器op2的反向输入端连接，反馈电容cfb...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋大海，吕高崇，朱丽丽，付美俊，靳瑞英，
申请(专利权)人：上海帝迪集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：
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