充电泵初始化器件、具有其的集成电路及操作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及充电泵初始化器件及其操作方法。
【背景技术】
[0002]充电泵是使用一个或多个电容器作为能量存储元件的变换器，以将充电泵的输入的信号电平改变为充电泵的输出的不同信号电平。如同集成电路(IC)中的其他类型的电路一样，处理速度、信号精度、管芯面积、功耗、可靠性等因素是设计充电泵和相关电路时需要考虑的事项。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种用于充电泵的初始化器件，所述初始化器件包括:驱动电路，介于第一电源节点和第二电源节点之间，所述驱动电路包括第一节点，所述第一节点被配置为连接至所述充电泵中的电容器的输出电极；以及偏压电路，介于所述第一电源节点和所述第二电源节点之间，所述偏压电路包括连接至所述驱动电路的控制端子的第二节点，其中，响应于施加至所述初始化器件的初始化信号的存在，所述偏压电路被配置为经由所述第二节点将偏压输出到所述驱动电路的控制端子，所述偏压具有的第一电平和第二电平对应于施加至所述电容器的输入电极的输入信号的第一电平和第二电平；并且响应于所述偏压的第一电平和第二电平，所述驱动电路被配置为在所述第一节点处输出输出信号，所述输出信号具有的第一电平和第二电平对应于所述输入信号的第一电平和第二电平。
[0004]该初始化器件还包括:锁存电路，连接至所述第一节点并且被配置为锁存所述第一节点处的所述输出信号。
[0005]在该初始化器件中，所述偏压电路包括分压器，所述分压器包括:第一支路，介于所述第一电源节点和所述第二节点之间；第二支路，介于所述第二节点和所述第二电源节点之间；以及第三支路，介于所述第二节点和所述第二电源节点之间，所述第二支路具有不同于所述第三支路的电阻。
[0006]在该初始化器件中，所述第二支路包括至少一个第一开关，被配置为响应于所述初始化信号和所述输入信号的第一电平，将所述第二支路电连接至所述第二电源节点；以及所述第三支路包括至少一个第二开关，被配置为响应于所述初始化信号和所述输入信号的第二电平，将所述第三支路电连接至所述第二电源节点。
[0007]在该初始化器件中，所述驱动电路包括至少一个第三开关，被配置为响应于所述初始化信号和所述输入信号的第二电平，将所述驱动电路电连接至所述第二电源节点。
[0008]该初始化器件还包括:至少一个逻辑电路，被配置为将所述初始化信号与所述输入信号结合为至少一个控制信号以使所述第一开关和所述第二开关中的至少一个导通或截止。
[0009]在该初始化器件中，所述第一支路包括介于所述第一电源节点和所述第二节点之间的第一电阻元件；所述第二支路和所述第三支路具有介于所述第二节点和第三节点之间的公共的第二电阻电路；所述第三支路还包括介于所述第三节点和所述第二电源节点之间的第三电阻电路；以及所述驱动电路包括介于所述第一节点和所述第二电源节点之间的第四电阻电路。
[0010]在该初始化器件中，所述第一电阻电路、所述第二电阻电路、所述第三电阻电路和所述第四电阻电路中的至少一个包括电阻器、二极管和二极管接法的晶体管中的至少一种。
[0011]在该初始化器件中，响应于第一偏压，所述驱动电路被配置为将所述第一电源节点处的第一电源电压提供给所述第一节点作为所述输出信号的第一电平。
[0012]在该初始化器件中，响应于第二偏压，所述驱动电路被配置为生成所述驱动电路中的电流，所述驱动电路的电流和电阻共同限定所述第一节点处的所述输出信号的第二电平。
[0013]根据本发明的另一方面，提供了一种集成电路，包括:充电泵初始化器件，所述充电泵初始化器件包括:第一晶体管，连接在第一电源节点和第一节点之间；第一电阻电路，连接在所述第一电源节点和第二节点之间，所述第二节点连接至所述第一晶体管的栅极；第二电阻电路，连接在所述第二节点和第三节点之间；至少一个第二晶体管，连接在所述第三节点和第二电源节点之间，所述至少一个第二晶体管被配置为响应于初始化信号的存在和输入信号的第一电平而导通；第三电阻电路和至少一个第三晶体管，串联连接在所述第三节点和所述第二电源节点之间，所述至少一个第三晶体管被配置为响应于所述初始化信号的存在和所述输入信号的第二电平而导通；以及第四电阻电路和至少一个第四晶体管，串联连接在所述第一节点和所述第二电源节点之间，所述至少一个第四晶体管被配置为响应于所述初始化信号的存在和所述输入信号的第二电平而导通。
[0014]在该集成电路中，所述第一晶体管被配置为:当所述至少一个第二晶体管导通并且所述至少一个第三晶体管和所述至少一个第四晶体管截止时，导通并且将所述第一电源节点处的第一电源电压提供给所述第一节点，所述第一电源电压限定所述第一节点处的输出信号的第一电平；当所述至少一个第二晶体管截止并且所述至少一个第三晶体管和所述至少一个第四晶体管导通时，生成流过所述第四电阻电路的电流，所述电流和所述第四电阻电路共同限定所述第一节点处的所述输出信号的第二电平；以及当所述至少一个第二晶体管、所述至少一个第三晶体管和所述至少一个第四晶体管截止时而截止，截止的所述第一晶体管和截止的所述至少一个第四晶体管将所述第一节点与所述第一电源节点和所述第二电源节点隔离。
[0015]在该集成电路中，所述第一电阻电路、所述第二电阻电路、所述第三电阻电路和所述第四电阻电路中的至少一个包括电阻器、二极管和二极管接法的晶体管中的至少一种。
[0016]在该集成电路中，所述充电泵初始化器件仅包括在所述集成电路的多个器件中具有最低标称电压的核心器件。
[0017]该集成电路还包括:第一串联晶体管，连接在所述至少一个第二晶体管和所述第三节点之间；第二串联晶体管，连接在所述至少一个第三晶体管和所述第三节点之间；以及第三串联晶体管，连接在所述至少一个第四晶体管和所述第一节点之间，其中，所述第一串联晶体管、所述第二串联晶体管和所述第三串联晶体管的栅极都被配置为接收所述第一电源节点处的第一电源电压和所述第二电源节点处的第二电源电压的平均电压。
[0018]该集成电路还包括:充电泵，包括:电容器，所述电容器具有:输入电极，被配置为接收所述输入信号；以及输出电极，连接至所述第一节点。
[0019]在该集成电路中，所述充电泵初始化器件和所述充电泵共同限定充电泵级，所述集成电路包括串联连接的多个所述充电泵级。
[0020]根据本发明的又一方面，提供了一种操作充电泵的方法，在初始化阶段，将输入信号提供给所述充电泵的电容器的输入电极和所述充电泵的初始化器件；将初始化信号提供给所述充电泵的初始化器件；和使得所述初始化器件将输出信号提供给所述电容器的输出电极，所述输出信号具有的高电平和低电平对应于所述输入信号的高电平和低电平，所述输入信号和所述输出信号使得电荷在所述电容器中累积；以及在所述初始化阶段之后的升压操作阶段，从所述初始化器件去除所述初始化信号，以使所述电容器的输出电极处于浮置状态；和通过累积在所述电容器中的电荷，执行升压动作。
[0021]该方法还包括:在所述初始化阶段和所述升压操作阶段期间，锁存所述输出信号。
[0022]该方法还包括:当去除所述初始化信号时，切断通过所述初始化器件的所有直流路径。
【附图说明】
[0023]当结合附图进行阅读时，通过以下详细描述可以更好地理解本发明的各个方面。需注意，根据工业中的标准实践，各种部件不必按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，各种部件的尺寸可以任意地增加或减小。
[0024]图1是根据一些实施例的具有充电泵初始化器件的集成电路的示意图。
[0025]图2是根据一些实施例的充电泵初始化器件的示意图。
[0026]图3是根据一些实施例的充电泵初始化器件的示例性操作的时序图。
[0027]图4是根据一些实施例的充电泵初始化器件的电路图。
[0028]图5是根据一些实施例的具有多个充电泵级的集成电路的示意图。
[0029]图6至图8是根据一些实施例的多种充电泵初始化器件的电路图。
[0030]图9是根据一些实施例的操作充电泵的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031]以下
【发明内容】
提供了用于实现本发明的不同特征的许多不同实施例或实例。以下描述组件和布置的特定实例，以简化本发明。当然，这些仅是实例，并不旨在进行限定。例如，以下说明中的第一部件形成在第二部件上方或上可以包括以直接接触的方式形成第一和第二部件的实施例，同时还可以包括在第一和第二部件之间形成附加部件，使得第一和第二部件可以不直接接触的实施例。另外，本发明可以在多个实例中重复参考数字和/或字母。这种重复是出于简化和清楚的目的，但其本身并不表明所论述的多个实施例和/或结构之间的关系。
[0032]图1是根据一些实施例的集成电路100的示意图。集成电路100包括充电泵(charge pump，又称充电电路)110、锁存电路120以及初始化器件130。
[0033]充电泵110包括电容器Cp，其被配置为存储用于如本发明所述的充电泵110的升压动作(pumping act1n,充电动作)的电荷。电容器Cp包括输入电极112和输出电极114。充电泵110还包括反相器、缓冲器或源极跟随器驱动器A。在至少一个实施例中，缓冲器包括偶数个串联连接的反相器。源极跟随器驱动器A包括输入116和输出118。输出118连接至电容器Cp的输入电极112。源极跟随器驱动器A被连接为接收处于第一电源域中的电源。例如，第一电源域由电源电压VDD(以下为“VDD”)和接地电压VSS(以下为“VSS”)限定。在图1所示的示例性结构中，源极跟随器驱动器A包括一对η沟道金