【技术领域】本发明涉及一种电流产生电路(currentgeneratingcircuit)/方法和一种电荷泵电路(chargepumpingcircuit)，特别的，本发明涉及一种可用于替代传统的电流产生电路/方法的电流产生电路/方法和使用该电流产生电路/方法的电荷泵电路。
背景技术：
图1A为传统的电荷泵电路100的结构图。该电荷泵电路100包括一上拉电路(pullupcircuit)101和一下拉电路(pulldowncircuit)102，该两个电路均用于调整位于该两个电路之间的一控制电压V_CT。该控制电压V_CT进一步用于作为该传统电荷泵电路100的一输出电压，当然V_CT也可应用于其他外围电路(例如，与一电容耦接以提供一期望的电压)。图1B为电荷泵电路100的狭窄净空高度(headroom)问题(issue)的原理示意图。由于控制电压V_CT直接影响上拉电路101以及下拉电路102中的晶体管(transistor)，因此控制电压V_CT应该被限定在一个特定的操作范围内以使所述晶体管能运行在适当的工作模式，例如饱和模式(saturationmode)。通常情况下，当传统的电荷泵电路100运行在一预先设定的高电压V_DD(例如，一电源电压(supplyingvoltage))和一预先设定的低电压V_SS(例如，一接地电压)之间，而上拉电路101和下拉电路102中的晶体管均有一过载电压V_OV，则控制电压V_CT应被限定一上边界，为所述预先设定的高电压V_DD减去所述过载电压V_OV，以及一下边界，为所述预先设定的低电压V_SS加上所述过载电压V_OV。换言之，所述控制电压V_CT的运行范围大致等于所述预先设定的高电压V_DD减去两倍的过载电压V_OV(也即，V_DD-2*V_OV)，其非常窄且不能适用于某些电路。该问题被称之为窄净空高度问题。所述上拉电路101和所述下拉电路102中的每一者均包括一电流源用于提供一电流。但是，该电流源可能会产生噪声。其中一种降低所述噪声的方法为增大过载电压V_OV。然而，该解决方案将加重所述窄净空高度问题。
技术实现要素：
本发明提供电流产生电路及其方法、电荷泵电路。本发明的提供的一种电流产生电路包括：一第一电容，该第一电容包括一第一端和一第二端；一第二电容，该第二电容包括一第一端和一第二端；一第一电荷调整路径，用于根据一第一电荷调整电压调整所述第一电容的电荷；一第二电荷调整路径，用于根据所述第一电荷调整电压调整所述第二电容的电荷；一电流产生路径，耦接于所述第一电容和所述第二电容，用于根据所述第一电容所提供的第一电压与所述第二电容所提供的第二电压之间的差值产生一目标电流。本发明提供的电荷泵电路，包括：一输出端和一电流产生电路，该电流产生电路包括：一第一电容，该第一电容包括一第一端和一第二端；一第二电容，该第二电容包括一第一端和一第二端；一第一电荷调整路径，用于根据一第一电荷调整电压调整所述第一电容的电荷；一第二电荷调整路径，用于根据所述第一电荷调整电压调整所述第二电容的电荷；一电流产生路径，耦接于所述第一电容和所述第二电容，用于根据所述第一电容所提供的第一电压与所述第二电容所提供的第二电压之间的差值产生一目标电流。本发明提供的一种电流产生方法，应用于一包括一第一电容和一第二电容的电流产生电路，该方法包括：根据一第一电荷调整电压调整所述第一电容的电荷；根据所述第一电荷调整电压调整所述第二电容的电荷；根据所述第一电容所提供的第一电压和所述第二电容所提供的第二电压之间的差值产生一目标电流。本发明实施例通过电容器来产生电流，从而替代传统的电流源。因此，电流源的噪声得到抑制，由此不再需要大的过载电压。并且，本发明实施例可为电流产生电路提供较宽的净空高度。【附图说明】图1A为传统的电荷泵电路的电路图。图1B为传统的电荷泵电路的窄净空高度问题的原理图。图2为本发明的一个实施例的电流产生电路的框图。图3-图4为图2中的电流产生电路的详细电路结构图。图5-图6为本发明一个实施例的电荷泵电路的详细电路结构图。图7为图5-图6中的电荷泵电路的操作原理图。图8为本发明另一个实施例的电荷泵电路的详细电路结构图。图9为本发明另一个实施例的电荷泵电路的详细电路结构图。图10-图14为本发明对图9的电路进行操作的电路图。图15为对图9-图14的电路的操作进行汇总的电路图。图16为本发明另一个实施例的与图2相对应的电流产生电路的框图。图17-图18为本发明中图16的电流产生电路的详细电路结构图。【具体实施方式】本发明提供一种可用于替代电荷泵电路的电流源(currentsource)的电流产生电路。图2为本发明一个实施例的电流产生电路200的框图。如图2所示，电流产生电路200包括：电荷调整路径CP_1，CP_2，一第一电容C_1，一第二电容C_2以及一电流产生路径201。所述电荷调整路径CP_1，CP_2可用作充电路径(chargingpath)或放电路径(dischargingpath)。在图2-图15的实施例中，所述电荷调整路径CP_1，CP_2均作为充电路径。请参考图2，电荷调整路径CP_1，CP_2用于根据一预先设定的高电压V_DD为所述第一电容C_1和所述第二电容C_2充电。所述电流产生路径201根据第一电压V_1和第二电压V_2之间的差值产生一目标电流I_T，其中，所述第一电压V_1由所述第一电容C_1提供，而所述第二电压V_2由所述第二电容C_2提供。在一个实施例中，当所述电流产生路径201开始产生所述目标电流I_T，所述电荷调整路径CP_2进一步改变所述第一电压V_1的电平。请注意，图2中各装置之间的连接关系并不受限于图2的示例。例如，所述第二电容C_2包括一耦接一接地电压的第一端和耦接于所述第二电荷调整路径CP_2的第二端。但是，对应所述电荷调整路径CP_2的电路结构，所述第二电容C_2的所述第一端和所述第二端均可耦接于所述电荷调整路径CP_2。电流产生电路200可用于作为电荷泵电路的上拉电路或下拉电路。当电路产生电路200作为上拉电路，所述目标电流I_T则由电流产生路径201输出。相反地，当电路产生电路200作为下拉电路，所述目标电流I_T则被电流产生路径201耗尽(也即，流入所述电流产生路径201)。但是，电流产生电路200还可应用于除电荷泵电路之外的其他电路。基于本发明的一个实施例，图3和图4为图2中的电流产生电路的详细电路结构图。图3和图4描述相同电路的不同操作。如图3所示，图2中的电荷调整路径CP_1包括一第一开关电路SW_1，电荷调整路径CP_2包括一第二开关电路SW_2。所述第一开关电路SW_1耦接于预先设定的高电压V_DD和一预先设定的低电压V_SS，且耦接于第一电容C_1的一第一端。所述第二开关电路SW_2耦接于预先设定的高电压V_DD，且耦接于第二电容C_2的第二端。另外，图2中的电流产生路径201包括一电流产生晶体管T_CG，该晶体管T_CG包括一第一端，一第二端和一控制端。该晶体管T_CG的第一端耦接于所述第二电容C_2的第二端，该晶体管T_CG的第二端耦接于所述第一电容C_1的第二端。另外，该晶体管T_CG的控制端接收一控制信号CS，并基于所述控制信号CS的控制而活跃(active)或不活跃(non-active)。在一个实施例中，该晶体管T_CG为P型金属氧化物半导体效应管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)。在图3中，电流产生电路300运行在第一模式。在该第一模式下，所述第一开关电路SW_1将所述第一电容C_1的第一端耦接于所述预先设定的高电压V_DD，而所述第二开关电路SW_2将所述第二电容C_2的第二端耦接于所述预先设定的高电压V_DD。另外，在该第一模式下，所述电流产生晶体管T_CG不活跃。在此方式下，所述第一电容C_1和所述第二电容C_2均被充电。在图4中，电流产生电路400运行在第二模式。在该第二模式下，所述第一开关电路SW_1将所述第一电容C_1的第一端耦接于所述预先设定的低电压V_SS。而所述第二开关电路SW_2不导通。另外，在该第二模式下，所述电流产生晶体管T_CG活跃。在此方式下，所述电流产生晶体管T_CG基于一由所述第一电容C_1提供的第一电压V_1和一由所述第二电容C_2提供的第二电压V_2产生所述目标电流I_T。在该第二模式下，由于在所述电流产生晶体管T_CG产生所述目标电流的过程中，所述第二电压V_2随时间逐渐减小，故所述目标电流也随时间逐渐减小。在一个实施例中，在所述第一开关电路SW_1将所述第一电容C_1的第一端耦接于所述预先设定的低电压V_SS且所述第二开关电路SW_2变为不导通之后，所述电流产生晶体管T_CG变为活跃。如上所述，本发明实施例所提供的电流产生电路可被应用于电荷泵电路。包括所述电路产生电路的电荷泵电路将在后续进行描述。请注意，在下面的实施例中，电流产生电路将作为一上拉电路。但是，电流产生电路同样可作为下拉电路。图5和图6为本发明一实施例的电荷泵电路的详细电路结构图。图5和图6中的电荷泵电路包括相同的电路结构和不同的操作。对图5和图6中的电荷泵电路的操作在图7中进行了描述。因此，请同时参考图5-图7以更清楚地对本发明进行理解。如图5所示，电荷泵电路500包括一电流提供电路501，该电流提供电路501包括的电路结构与图3和图4相同。请注意，图5和图6中的下拉电路包括两个下拉晶体管T_PD1和T_PD2，但在其他电路结构中，该两个下拉晶体管可一个下拉晶体管所替代。请参考图7，当信号Φ1具有一低电平，表示所述第一开关电路SW_1中的开关单元S_1，S_3被导通，而所述第二开关电路SW_2中的开关单元S_2不导通。相反的，当信号Φ1具有一高电平，表示所述第一开关电路SW_1中的开关单元S_1，S_3不导通，而所述第二开关电路SW_2中的开关单元S_2导通。另外，当所述控制信号CS具有一低逻辑电平，所述电流产生晶体管T_CG处于活跃状态。相反的，当所述控制信号CS具有一高逻辑电平，所述电流产生晶体管T_CG处于不活跃状态。因此，图5所示的电路运行在信号Φ1具有一低电平，所述控制信号CS具有一高逻辑电平的状态。也即，所述电流提供电路501运行在图3所示的第一模式。电荷泵电路500还包括一第三开关电路SW_3，该第三开关电路SW_3将所述电流提供电路501与一耦接于输出端(OutputTerminal，OT)的电路(例如，一过滤器)进行隔离。在图5所示的实施例中，所述第三开关电路SW_3导通。另外，在图5所示的实施例中，所述下拉电路的下拉晶体管T_PD1不导通，而所述放电上拉电路的下拉晶体管T_PD2则导通。图6中的电路运行在信号Φ1具有一高电平且所述控制信号CS具有一低逻辑电平的状态。也即，所述电流提供电路501运行在图4所示的第二模式下。请参考图7，由于图6的实施例中，所述电流产生晶体管T_CG为活跃状态，因此所述目标电流I_T根据所述第一电压V_1和所述第二电压V_2产生。如图7所示，由于所述第二电容C_2提供的第二电压V_2随着时间减小，因此在所述电路产生晶体管T_CG产生所述目标电流I_T的过程中，所述目标电流I_T随着时间减小。当所述第二电压V_2小于所述电流产生晶体管T_CG的阈值电压与所述第一电压V_1的差值，所述电流产生晶体管T_CG停止产生所述目标电流I_T。此外，在图6所示的实施例中，所述第三开关电路SW_3不导通，所述下拉电路的所述下拉晶体管T_PD1导通，而所述上拉电路的下拉晶体管T_PD2则不导通。如图7所示，由于所述第一电容C_1耦接于所述预先设定的低电压V_SS，该低电压低于所述预先设定的高电压V_DD，因此，当所述电流产生晶体管T_CG开始产生所述目标电流I_T，所述第一电容C_1的第二端上的所述第一电压V_1下降。因此，可以认为当所述电流产生晶体管T_CG开始产生所述目标电流I_T时，所述第一电压V_1被所述第一开关SW_1改变电平。由于所述目标电流I_T流向所述第一电容C_1，故所述第一电压V_1缓慢增加，但是保持低于所述第二电压V_2。当电荷泵电路运行在普通状态时，控制电压V_CN(例如，后续的V_C11、V_C22)指示所述控制电压V_C的一电压值，该点后续将会描述。请注意，所述信号Φ1和所述控制信号CS不同时被传输，这表示在第一模式和第二模式之间可有更多的操作。对本发明实施例所提供的电荷泵电路的详细的操作将随后进行描述。图8为本发明另一个实施例的电荷泵电路的详细电路结构图。在包括图5和图6的结构之外，图8所示的实施例还包括一第四开关电路SW_4。在第一模式下(也即，图5所示的实施例)，所述第四开关电路SW_4耦接于所述预设的低电压V_SS。另外，在第二模式下(也即，图6所示的实施例)，所述第四开关电路SW_4耦接于所述预设的高电压V_DD。由于第四开关电路SW_4的存在，当所述电流产生电路501从第一模式切换为第二模式后，所述第二电容C_2可提供一个更大的电压2V_DD，因此所述电流产生晶体管T_CG可在一个较长的时间段内提供所述目标电流I_T。另外，在该情形下，由于所述第二电容C_2可具有更小的电容量，由此可进一步改善信号噪声比(SignalNoiseRation，SNR)。图3和图4所示的实施例同样可包括图8中所述的第四开关电路SW_4。图9为本发明另一个实施例的电荷泵电路的详细电路结构图。与图5所示的实施例相比，图9所示的实施例还包括一第三电容C_3，一第四开关电路SW_4和一第五开关电路SW_4。所述第三电容C_3包括一与所述第四开关电路SW_4耦接的第一端，以及与所述第五开关电路SW_5耦接的第二端。所述第四开关电路SW_4与第三开关电路SW_3的操作保持一致。另外，在所述第一模式下，所述第五开关电路SW_5将所述第三电容C_3的第二端耦接至所述预先设定的低电压V_SS，以及在所述第二模式下，所述第五开关电路SW_5将所述第三电容C_3的第二端耦接至所述预先设定的高电压V_DD。图10-图14示出了对图9所示的电路执行不同的操作的电路图。图15为对图9-图14中的操作进行汇总的电路图。请一并参考图9-图15以更清楚地对本发明进行理解。如前所述，在图9中(也即，图5所示的第一模式)，所述第一开关电路SW_1将所述第一电容C_1的第一端耦接至所述预先设定的高电压V_DD，所述第二开关电路SW_2将所述第二电容C_2的第二端耦接至所述预先设定的高电压V_DD，所述第三开关电路SW_3和所述第四开关电路SW_4导通，以及所述第五开关电路SW_5将所述第三电容C_3的第二端耦接至所述预先设定的低电压V_SS。另外，所述电流产生晶体管T_CG不导通。另外，所述下拉晶体管T_PD1导通而所述下拉晶体管T_PD2不导通(也即，所述下拉电路不导通)。因此，如图15中图(a)所示，图9所述的电路运行在普通状态。如图15的图(a)所示，由于所述第二电容C_2由所述预先设定的高电压V_DD充电，所述第二电压V_2具有高电压值。另外，由于所述第一电容C_1的第二端和所述第三电容C_3的耦接，则所述第一电压V_1，和位于所述第三电容C_3第一端的第三电压V_3具有相同的值。另外，由于所述第一电容C_1的第一端耦接于所述预先设定的高电压V_DD，在所述第一电容C_1第一端的电压V_C22为高电平。由于所述第三电容C_3的第二端耦接于所述预先设定的低电平V_SS，在所述第三电容C_3的第二端的电压V_C11为低电平。在图(a)之后，如图10及图15的图(b)所示，所述第三开关电路SW_3和所述第四开关电路SW_4变为不导通。在该情形下，所述上拉电路或所述下拉电路中每一个均与耦接于所述输出端OT的一电路隔离。在该情形下，图15的图(b)中的所有电压均分别与图(a)中相同。对于图15的图(b)，电荷泵电路可认为运行在第三模式。在图10及图15的图(b)之后，如图11及图15的图(c)所示，所述第一开关电路SW_1将所述第一电容C_1的第一端耦接至所述低电平V_SS，所述第五开关电路SW_5将所述第三电容C_3的第二端耦接至所述预先设定的高电平V_DD。由此，所述电压V_C22变为低电平而所述电压V_C11变为高电平。所述第一电压V_1由此被所述第一电容C_1改变而变低。相似的，所述第三电压V_3由此被所述第三电容C_3改变而变高。对于图15的图(c)，电荷泵电路可认为运行在第四模式。在图11及图15的图(c)之后，如图12以及图15中的图(d)所示(也即，图6中的第二模式)，所述电流产生晶体管T_CG和下拉晶体管T_PD2活跃，而所述下拉晶体管T_PD1为非活跃(也即，所述下拉电路为非活跃)。在此情形下，所述电流产生晶体管T_CG产生一目标电流I_T1(一上拉电流)以及所述下拉晶体管T_PD2(也即一传统电流源)产生一目标电流I_T2(一下拉电流)。因此，所述第一电压V_1因为所述目标电流I_T1给所述第二电容C_2充电而逐渐上升，以及，因为所述目标电流I_T2从所述第三电容C_3流走而逐渐下降。在图12及图15的图(d)之后，如图13及图15的(e)所示，所述第一开关电路SW_1将所述第一电容C_1的第一端耦接至所述预先设定的高电压V_DD，所述第二开关电路SW_2将所述电容C_2的第二端耦接至所述预先设定的高电压V_DD，所述第三开关电路SW_3和所述第四开关电路SW_4变为不导通，以及所述第五开关电路SW_5将所述第三电容C_3的第二端耦接至所述预先设定的低电压V_SS。另外，所述电流产生晶体管T_CG和所述下拉晶体管T_PD2变为不活跃，以及所述下拉晶体管T_PD1变为活跃。在该情形下，所述第二电压V_2和所述第一电压V_1被拉高，而所述第三电压V_3被拉低。并且，第一电压V_1在图15的图(e)中的取值高于图15的图(a)中的取值，第三电压V_3在图15的图(e)中的取值低于图15的图(a)中的取值。在图13及图15的图(e)之后，如图13及图15的图(f)所示，所述第三开关电路SW_3和所述第四开关电路SW_4导通。因此，所述第一电容C_1的第二端和所述第三电容C_3的第一端耦接，以致所述第一电压V_1和所述第三电压V_3如图13及图15的图(a)所示那样变为相同。因此，所述电荷泵电路进入到图15的图(a)所示的普通状态。可以理解的是，图9-图14以及图15的图(a)-图(f)所提及的操作同样可应用于图3-图6的实施例中。综上所述，电荷调整路径可作为充电路径或放电路径。图16-图15为电荷调整路径作为放电路径的实施例电路图，其对应于本发明的图2-图4。图16为对应于图2的电路图。与图2相比，图16中使用预先设定的低电压V_SS替换图2所示的预先设定的高电压V_DD。在此情形下，所述电荷调整路径CP_1根据所述预先设定的低电压V_SS对所述第一电容C_1进行放电，所述电荷调整路径CP_2根据所述预先设定的低电压V_SS对所述第二电容C_2进行放电。另外，所述目标电流I_T从所述第一电容C_1流向所述第二电容C_2，并经由所述电流产生路径201输出。图17和图18为对应图3和图4的电路图。与图3和图4相比，在图17和图18中，所述预先设定的高电压V_DD和所述预先设定的低电压V_SS的位置被互换，因此，所述电荷调整电路所执行的操作由充电改变为放电。请注意，在图17和图18中，电流产生晶体管T_CG为N型金属氧化物半导体效应管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)而不是P型金属氧化物半导体效应管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)。图2至图15的操作同样可应用于图16-图18的实施例中，它们唯一的不同在于，所述目标电流的产生由给电容充电改变为对电容进行放电。本领域技术人员可以根据图2-图15的详细描述了解图16-图18的实施例的具体实现，因此，此处不对图16-图18的具体实现进行赘述。根据前面的描述，本发明实施例的电流产生电路可总结为：一电流产生电路包括：一第一电容，包括一第一端和一第二端；一第二电容，包括第一端和第二端；一第一电荷调整路径，用于基于一第一电荷调整电压调整所述第一电容的电荷；一第二电荷调整路径，用于基于所述第一电荷调整电压调整所述第二电容的电荷；以及，一电流产生路径，偶极至所述第一电容和所述第二电容，用于基于所述第一电容所提供的第一电压与所述第二电容提供的第二电压的差值产生一目标电流。对于图2-图15所描述的实施例，所述电荷调整路径用于对所述第一电容和所述第二电容进行充电，且所述第一电荷调整电压为所述预先设定的高电压V_DD。另外，对于图16-图18所描述的实施例，所述电荷调整路径用于对所述第一电容和所述第二电容进行放电，且所述第一电荷调整电压为所述预先设定的低电压V_SS。对于图2-图15所描述的实施例，所述预先设定的低电压V_SS可当作一第二电荷调整电压。相反的，对于图16-图18所描述的实施例，所述预先设定的高电压V_DD可当作一第二电荷调整电压。基于前面所提到的实施方式，可获得一电流产生方法，其应用于一包括有第一电容和第二电容的电流产生电路。所述电流产生方法包括如下步骤：根据第一电荷调整电压调整第一电容的电荷；根据所述第一调整电压调整第二电容的电荷；根据由所述第一电容所提供的第一电压与所述第二电容所提供的第二电压之间的差值产生一目标电流。基于前面所提到的实施方式，一电流产生电路通过电容器来产生电流由此替代传统的电流源。因此，电流源的噪声得到抑制，由此不再需要大的过载电压。在此情形下，可为电流产生电路提供较宽的净空高度。虽然本发明已经通过举例的方式以及根据优选实施例作了描述，但应当理解的是本发明不限于此。本领域技术人员还可以做各种变化和修改而不脱离本发明的范围和精神。权利要求书中用以修饰元件的“第一”、“第二”等序数词的使用本身未暗示任何优先权、优先次序、各元件之间的先后次序、或所执行方法的时间次序，而仅用作标识来区分具有相同名称(具有不同序数词)的不同元件。本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。