一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路的制作方法

    专利查询2026-09-23  19


    本发明涉及模拟电子电路领域,特别应用于非易失性存储器领域,具体是一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路。


    背景技术:

    1、在如今的nor flash芯片中,一般接口为spi协议,这要求读操作的速度很快,即提供读操作高压的电荷泵的建立速度要很快,这会消耗较大的面积及功耗,这与nor flash芯片追求的低成本、低功耗背道而驰。因此需要解决功耗、面积的消耗与电荷泵建立速度的折中。

    2、在授权公告号cn112187041a的中国发明专利上公开了一种在待机状态低功耗处理的调制电路,其让比较器在待机状态时工作在慢速状态,以增加每次反馈反应的时长避免使能信号频繁切换来降低电荷泵电路待机状态时的功耗。但是,该比较器仍消耗了静态功耗,且根据工作状态的不同,比较器须在慢速\快速工作状态切换从而增加了比较器设计的复杂度。此外,为减小整个芯片的面积,电荷泵多为复用状态,即不同操作时承担的角色不同,负载也会产生变化,因此单一的时钟频率无法应对输出端负载的变化而导致电荷泵输出纹波过大,降低了电路性能。


    技术实现思路

    1、对于现有技术中存在的上述的问题,本发明的目的在于提供一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    3、一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,包括电荷泵电路pump、电流控制振荡器ico、动态比较器u1、静态比较器u2、静态比较器u3和反馈电压检测电路;

    4、所述动态比较器u1的输入正端与参考电压vref1连通,动态比较器u1的输出端和与门and1的一个输入端连接,静态比较器u2的输入负端与参考电压vref2连通,静态比较器u3的输入正端与参考电压vref3连通,静态比较器u2的输出端、静态比较器u3的输出端与电流控制振荡器ico连接,电流控制振荡器ico的输出端与动态比较器u1连接,电流控制振荡器ico的输出端和与门and1的另一个输入端连接,电流控制振荡器ico的输出端输出驱动时钟信号osc;与门and1的输出端与电荷泵电路pump的时钟驱动端连接连接;

    5、电荷泵电路pump的输出端同时与反馈电压检测电路、电容cl的一端、电阻rl的一端连接,反馈电压检测电路包括电阻r1、电阻r2,电阻r1的一端与电荷泵电路pump的输出端连接,电阻r1的另一端同时与电阻r2的一端、动态比较器u1的输入负端、静态比较器u2的输入正端、静态比较器u3的输入负端连接,电阻r2的另一端接地;电容cl的另一端、电阻rl的另一端都接地;

    6、动态比较器u1的输入负端、静态比较器u2的输入正端、静态比较器u3的输入负端都为反馈电压vfb。

    7、作为本发明进一步的方案:所述电流控制振荡器ico包括传输门tg1、传输门tg2、mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、mos管m5、mos管m6、mos管m7、mos管m8、mos管m9、mos管m10、mos管m11、mos管m12、mos管m13、mos管m14、mos管m15、mos管m16和mos管m17;

    8、传输门tg1的控制端与静态比较器u2的输出端连接,传输门tg2的控制端与静态比较器u3的输出端连接;

    9、mos管m1的漏极同时与mos管m1的栅极、mos管m2的栅极、mos管m3的栅极、mos管m4的栅极、mos管m14的漏极、传输门tg1的一端、传输门tg2的一端连接;

    10、传输门tg1的另一端与mos管m12的漏极连接,传输门tg2的另一端与mos管m13的漏极连接;

    11、mos管m2的漏极与mos管m5的源极连接,mos管m3的漏极与mos管m6的源极连接,mos管m4的漏极与mos管m7的源极连接;

    12、mos管m5的栅极同时与mos管m8的栅极、mos管m7的漏极、mos管m10的漏极连接,mos管m5的漏极同时与mos管m8的漏极、mos管m9的栅极、mos管m6的栅极、电容c1的一端连接,电容c1的另一端接地;

    13、mos管m6的漏极同时与mos管m9的漏极、mos管m7的栅极、mos管m10的栅极、电容c2的一端连接,电容c2的另一端接地;

    14、mos管m8的源极与mos管m15的漏极连接,mos管m9的源极与mos管m16的漏极连接,mos管m10的源极与mos管m17的漏极连接;

    15、mos管m7的漏极同时与电容c1的一端、反相器inv1的输入端连接,反相器inv1的输出端与反相器inv2的输入端连接,反相器inv2的输出端输出驱动时钟信号osc。

    16、作为本发明进一步的方案:所述电流控制振荡器ico中的mos管m1的源极、mos管m2的源极、mos管m3的源极、mos管m4的源极都与电源vdd连接。

    17、作为本发明进一步的方案:所述电流控制振荡器ico中的mos管m11的漏极、mos管m11的栅极、mos管m12的栅极、mos管m13的栅极、mos管m14的栅极、mos管m15的栅极、mos管m16的栅极和mos管m17的栅极都与基准电流ibias连接。

    18、作为本发明进一步的方案:所述电流控制振荡器ico中的mos管m11的源极、mos管m12的源极、mos管m13的源极、mos管m14的源极、mos管m15的源极、mos管m16的源极和mos管m17的源极都接地。

    19、作为本发明进一步的方案:所述动态比较器u1包括mos管m18、mos管m19、mos管m20、mos管m21、mos管m22、mos管m23、mos管m24、mos管m25、mos管m26、mos管m27和mos管m28;

    20、mos管m18的栅极、mos管m19的栅极、mos管m22的栅极、mos管m23的栅极、mos管m28的栅极都与电流控制振荡器ico的输出驱动时钟信号osc连接;mos管m18的漏极同时与mos管m26的漏极、mos管m24的源极连接,mos管m19的漏极同时与mos管m20的漏极、mos管m24的漏极、mos管m21的栅极、mos管m25的栅极连接;

    21、mos管m20的栅极同时与mos管m24的栅极、mos管m21的漏极、mos管m25的漏极、mos管m22的漏极连接,mos管m20的栅极的信号为动态比较器u1的输出端voutp,mos管m21的漏极和与门and1的一个输入端连接;

    22、mos管m23漏极同时与mos管m27漏极、mos管m25的源极连接,mos管m26的源极与mos管m27的源极、mos管m28的漏极连接,mos管m26的栅极为动态比较器u1的输入正端,mos管m26的栅极与参考电压vref1连通;mos管m27的栅极为动态比较器u1的输入负端,mos管m27的栅极与反馈电压检测电路中反馈电压vfb连接;mos管m28的源极接地。

    23、作为本发明进一步的方案:所述动态比较器u1中的mos管m18的源极、mos管m19的源极、mos管m20的源极、mos管m21的源极、mos管m22的源极、mos管m23的源极都与电源avdd连接。

    24、作为本发明进一步的方案:所述反馈电压检测电路中串联的电阻r1、电阻r2替换为两个串联的二极管,第一个二极管的输入p端与电荷泵电路pump的输出端连接,第二个二极管的输出n端接地。

    25、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

    26、本发明在待机状态振荡器和动态比较器均工作在低频状态,因此实现了待机状态的低功耗。而且,整个电荷泵环路以跨周期调制方式将输出电压维持在所需电压附近,避免了在接收到读指令时电荷泵输出电压从电源电压开始建立,这解决了以牺牲面积、功耗为代价来减少建立时间的瓶颈。此外,在接收到读、编程操作指令后,电路调制方式又切换到脉冲频率调制以应对复杂的输出负载变化。


    技术特征:

    1.一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,其特征在于,包括电荷泵电路pump、电流控制振荡器ico、动态比较器u1、静态比较器u2、静态比较器u3和反馈电压检测电路;

    2.根据权利要求1所述的一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,其特征在于,所述电流控制振荡器ico包括传输门tg1、传输门tg2、mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、mos管m5、mos管m6、mos管m7、mos管m8、mos管m9、mos管m10、mos管m11、mos管m12、mos管m13、mos管m14、mos管m15、mos管m16和mos管m17;

    3.根据权利要求2所述的一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,其特征在于,所述电流控制振荡器ico中的mos管m1的源极、mos管m2的源极、mos管m3的源极、mos管m4的源极都与电源vdd连接。

    4.根据权利要求3所述的一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,其特征在于,所述电流控制振荡器中ico的mos管m11的漏极、mos管m11的栅极、mos管m12的栅极、mos管m13的栅极、mos管m14的栅极、mos管m15的栅极、mos管m16的栅极和mos管m17的栅极都与基准电流ibias连接。

    5.根据权利要求4所述的一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,其特征在于,所述电流控制振荡器ico中的mos管m11的源极、mos管m12的源极、mos管m13的源极、mos管m14的源极、mos管m15的源极、mos管m16的源极和mos管m17的源极都接地。

    6.根据权利要求1所述的一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,其特征在于,所述动态比较器u1包括mos管m18、mos管m19、mos管m20、mos管m21、mos管m22、mos管m23、mos管m24、mos管m25、mos管m26、mos管m27和mos管m28;

    7.根据权利要求6所述的一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,其特征在于,所述动态比较器u1中的mos管m18的源极、mos管m19的源极、mos管m20的源极、mos管m21的源极、mos管m22的源极、mos管m23的源极都与电源avdd连接。

    8.根据权利要求1所述的一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,其特征在于,所述反馈电压检测电路中串联的电阻r1、电阻r2替换为两个串联的二极管,第一个二极管的输入p端与电荷泵电路pump的输出端连接,第二个二极管的输出n端接地。


    技术总结
    本发明公开一种脉冲频率调制与跨周期调制结合的电荷泵调制电路,属于模拟电子电路中非易失性存储器领域,包括电荷泵电路PUMP、电流控制振荡器ICO、动态比较器U1、静态比较器U2、静态比较器U3和反馈电压检测电路;静态比较器U2的输出端、静态比较器U3的输出端与电流控制振荡器ICO连接,电流控制振荡器ICO的输出端与动态比较器U1连接,电流控制振荡器ICO的输出端、动态比较器U1的输出端通过与门AND1与电荷泵电路PUMP连接;电荷泵电路PUMP与反馈电压检测电路连接。本发明以待机状态的低功耗成本,避免了在接收到读指令时,与读操作相关的电荷泵输出电压从电源电压开始建立,解决了以牺牲面积、功耗为代价来减少建立时间的瓶颈,且可以应对复杂的输出负载变化。

    技术研发人员:邬效飞,孙金中,窦丙飞,莫啸,汪晓佳
    受保护的技术使用者:合肥中科微电子创新中心有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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