专利名称：高压开关电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压开关电路，特别是一种在低压电擦除可 编程只读存储器中工作的高压开关电路。
背景技术：
在对电擦除可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)芯片的存储单元进行擦除、写操作 时需要使用10V以上的高电压，高压的开启和关断随擦除、写入的不同 由低压数字部分进行控制。高压开关电路能够根据输入的低压控制信 号来开启和关断高电压。如图1所示，其等效模型VPP为高压输入端， SW为低压输入端，CLK为时钟信号，0UT为输出端。SW为"0"电平时， 开关打开，OUT输出"0"， SW为"1"电平且时钟信号有脉冲时，开关 闭合，0UT输出高压。如图2所示，为传统的全部由高压NMOS管构成的 高压开关电路。该电路存在一个缺点，它的最小工作电压主要受到Ml 的阈值电压Vt (1)和M2的阈值电压Vt (2)的限制。传统高压开关的工作 原理当Sw- "1"时，开关被选中。CLK为低电平时，Ml的源级电压 VCap=Vg-Vt(l)，其中Vg为当前Ml的栅极电压。CLK变为高电平时，此 时Ml的源级电压变为Vcap， =Vcap + VDD，而此时M1的栅极电压变为 Vg， 二 Vc邻'-Vt(2)，即Vg， =Vcap+VDD-Vt(2)，所以每个周期内M1 栅极电压增量为Vg' -Vg=VDD-Vt(1)-Vt(2),如果此增量为正，这样
就形成了一个正反馈，当Ml栅极电压通过这种正反馈作用增加到Vpp 十Vt(l)时，M3导通，使输出OUT二Vpp，而这个正反馈的效率由VDD— Vt(l)—Vt(2)来决定，即VDD—Vt(1)—Vt(2)X)，所以最小工作电压必 须大于Vt (1) +Vt (2)。 一般情况下由于体效应的存在而使Vt (1) +Vt (2) 较高，因此传统的高压开关电路不适合低压EEPROM。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种高压开关电路，要解决的技术问题 是适用低压EEPROM。
本实用新型采用以下技术方案 一种高压开关电路，具有与非门，
第一、三场效应管栅极共接并与第二、四场效应管的漏级相连，第一、 三场效应管的漏级共接且与高压输入端相连，第三场效应管的源级为 输出端，第四场效应管的栅极与工作电压连接，其源级和与非门的第 二输入端共接且与低压输入信号连接，与非门的第一输入端与时钟信 号连接，所述与非门输出端与第二场效应管的栅极之间串接有倍压电 路。
本实用新型倍压电路的输出端与第一电容的一端连接，第二场效 应管的栅极、源级和第一场效应管的源级共接并连接到第一电容的另一端。
本实用新型的倍压电路由第五至十四场效应管、第二电容、第二、
三反向器构成；两反向器的输入端共接作为倍压电路的输入端，第九、 十场效应管组成的反向器的输出端为倍压电路的输出端；所述第五、 九、十场效应管的栅极和和第六、八场效应管的漏级共接，第六、十
一、十二场效应管的栅极和第五、七场效应管的漏级共接，第十四效 应管的栅极和第九、十场效应管的漏级共接，第十三场效应管的栅极 和第十一、十二场场效应管的漏级共接，第七场效应管的源级和第八 场效应管的栅极共接且与第二反向器的输出端连接，第十三场效应管 的漏级和第十四场效应管的源级共接且与第二电容的下端连接，第十 四场效应管的衬底接倍压电路产生的电压，第二电容的上端与第三反 向器的输出端连接，第七场效应管的栅极和第十四场效应管的漏级接 工作电压，第八、十、十二场效应管的源级接地，第五、六、九、十 一、十三场效应管的源级接倍压电路产生的电压，第三电容一端接倍 压电路产生的电压，另一端接地。
本实用新型倍压电路产生的电压值为工作电压的两倍。
本实用新型高压开关电路采用集成电路结构。
本实用新型与现有技术相比，由于采用了倍压电路，使得高压开 关电路第一电容前的电压的幅值由原工作电压变为两倍，所以开关的 最小工作电压变为传统开关的一半，从而保证了高压开关电路可以在
低压EEPROM芯片中工作，同时也提高了反馈效率。
图1是高压开关电路的等效电路图。
图2是现有技术的高压开关电路原理图。
图3是本实用新型实施例的电路原理图。
图4是本实用新型实施例与非门的电路原理图。
图5是本实用新型实施例反向器的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图3 所示，本实用新型的高压开关电路，由一个与非门U1，两个反向器U2、 U3，三个电容C1、 C2、 C3， 14个半导体金属氧化物M0S场效应管Ml 至M14组成，所述的M0S管M1和M3栅极共接，并与M2和M4的漏级 相连，Ml和M3漏级共接且与高压VPP相连，M3源级为输出端0UT。 M4栅极与工作电压电源VDD连接，其源级和与非门Ul的输入端2共 接且与输入信号SW连接，Ul的输入端1与信号CLK连接。M5至M14 以及电容C2、反向器U2、 U3构成倍压电路，U2、 U3输入端共接作为 其输入端，并与Ul的输出端连接，M9和M10组成的反向器的输出端 为倍压电路的输出端，与电容C1的一端连接，M2栅极、源级和M1源 级共接并连接到Cl的另一端。M0S管M5、 M9、 M10栅极和M6、 M8漏 级共接；M6、 Mll、 M12栅极和M5、 M7漏级共接；M14栅极和M9、 M10 漏级共接；M13栅极和M11、 M12漏级共接；M7源级和M8栅极共接且 与反向器U2的输出端连接；M13漏级和M14的源级共接且与电容C2 的下端连接，M14的衬底与倍压电路产生的电压VCC连接；C2的上端 与反向器U3的输出端连接；M7栅极和M14漏级与电源VDD连接；M8、 M10、 M12源级接地；M5、 M6、 M9、 Mll、 M13源级与VCC连接。C3 — 端与VCC连接，另一端接地。其中倍压电路产生的电压VCC为VDD通 过自举电容C2倍压产生的。
本实用新型的高压开关电路工作原理是当SW= "1"时，开关 被选中。CLK为低电平时，C2上端低压为"0"， M0S管M13截止，M14
导通，使C2下端电压达到VDD，此时M1的源级电压Vc即二Vg-Vt(l)， 其中Vg为当前Ml的栅极电压；CLK变为高电平时，C2上端电压变为 VDD， C2下端电压自举到2VDD， M0S管M14截止，M13导通，使VCC不 断升高到2VDD。此时M1的栅极电压变为Vg， =Vcap+2VDD-Vt (2)，所 以每个周期内Ml栅极电压增量为Vg， -Vg=2VDD-Vt(1)-Vt(2)，当 2VDD—Vt(1)—Vt(2)〉0时，就形成了一个正反馈，当M1栅极电压通 过这种正反馈作用增加到Vpp+Vt(l)时，M3导通，使输出OUT-Vpp。 其正反馈的效率2VDD—Vt(l)—Vt(2)与传统开关正反馈效率VDD — Vt(l)—Vt(2)相比，有了很大的提高，从而縮短了电压转换时间，而 其最小工作电压也变为[Vt(l)+Vt(2)]/2，比传统开关减少了一半，从 而保证了本实用新型的高压开关电路可以在低压EEPR0M芯片中工作。
作为最佳实施例，本实用新型的高压开关电路采用chartered 0.35um工艺，电源电压VDD为1.8v，输入信号sw为1.8v电平，clk 为周期4us，脉宽2us，幅值1.8v的脉冲信号，高压vpp为14v。如图 4所示，与非门U1由四个场效应管构成，Mlll、 M112并接，其源极一 端与工作电压VDD连接，M113、 M114串接，M114源极接地，M113漏 极与Mlll、 M112的漏级共接作为U1的输出端3， Mlll、 M114的栅极 共接作为第一输入端1， M112、 M113的栅极共接作为第二输入端2。 如图5所示，反向器U2、 U3由两个场效应管构成，M221与M222的漏 级共接作为反向器的输出端2，栅极共接作为反向器的输入端l。电容 Cl、 C2、 C3使用多晶硅电容，Cl、 C3的值为200fF， C2的值为5pF。 场效应管M1至M4选用耐高压的高压场效应管，其宽长比W/L分别为 50/1、 50/1、 150/1、 10/1， M5至M14以及U1、 U2、 U3所使用的场效应 管为正常耐压的场效应管，M5、 M6的W/L为1/6， M7、 M8的W/L为1/6， M9、 Mll以及Mlll、 M112、 M221的W/L为4/1， MIO、 M12以及M113、 M114、M222的W/L为2/1， M13的W/L为100/1， M14的W/L为80/1 。
权利要求1.一种高压开关电路，具有与非门(U1)，第一、三场效应管(M1、M3)栅极共接并与第二、四场效应管(M2、M4)的漏级相连，第一、三场效应管(M1、M3)的漏级共接且与高压输入端(VPP)相连，第三场效应管(M3)的源级为输出端(OUT)，第四场效应管(M4)的栅极与工作电压(VDD)连接，其源级和与非门(U1)的第二输入端共接且与低压输入信号(SW)连接，与非门(U1)的第一输入端与时钟信号(CLK)连接，其特征在于所述与非门(U1)输出端与第二场效应管(M2)的栅极之间串接有倍压电路。
2. 根据权利要求l所述的高压开关电路，其特征在于所述倍压电路 的输出端与第一电容(Cl)的一端连接，第二场效应管(M2)的栅 极、源级和第一场效应管(Ml)的源级共接并连接到第一电容(Cl) 的另一端。
3. 根据权利要求2所述的高压开关电路，其特征在于所述倍压电路 由第五至十四场效应管(M5 M14)、第二电容(C2)、第二、三反 向器(U2、 U3)构成；两反向器的输入端共接作为倍压电路的输入 端，第九、十场效应管(M9、 M10)组成的反向器的输出端为倍压 电路的输出端；所述第五、九、十场效应管(M5、 M9、 M10)的栅 极和和第六、八场效应管(M6、 M8)的漏级共接，第六、十一、十 二场效应管(M6、 Mll、 M12)的栅极和第五、七场效应管(M5、 M7) 的漏级共接，第十四效应管(M14)的栅极和第九、十场效应管(M9、M10)的漏级共接，第十三场效应管(M13)的栅极和第十一、十二 场场效应管(Mll、 M12)的漏级共接，第七场效应管(M7)的源级 和第八场效应管(M8)的栅极共接且与第二反向器(U2)的输出端 连接，第十三场效应管(M13)的漏级和第十四场效应管(M14)的 源级共接且与第二电容(C2)的下端连接，第十四场效应管(M14) 的衬底接倍压电路产生的电压(VCC)，第二电容(C2)的上端与第 三反向器(U3)的输出端连接，第七场效应管(M7)的栅极和第十 四场效应管(M14)的漏级接工作电压(VDD)，第八、十、十二场 效应管(M8、 M10、 M12)的源级接地，第五、六、九、十一、十三 场效应管(M5、 M6、 M9、 Mll、 M13)的源级接倍压电路产生的电压 (VCC)，第三电容(C3) —端接倍压电路产生的电压(VCC),另一 端接地。
4. 根据权利要求3所述的高压开关电路，其特征在于所述倍压电路产生的电压(VCC)值为工作电压(VDD)的两倍。
5. 根据权利要求4所述的高压开关电路，其特征在于所述高压开关 电路采用集成电路结构。
专利摘要本实用新型公开了一种高压开关电路，要解决的技术问题是适用低压EEPROM。本实用新型的高压开关电路，具有与非门，一、三场效应管栅极共接并与二、四场效应管的漏级相连，一、三场效应管的漏级共接且与高压输入端相连，三场效应管的源级为输出端，四场效应管的栅极与工作电压连接，其源级和与非门的第二输入端共接且与低压输入信号连接，与非门的第一输入端与时钟信号连接，与非门输出端与二场效应管的栅极之间串接有倍压电路。本实用新型与现有技术相比，采用倍压电路，使得高压开关电路第一电容前的电压的幅值由原工作电压变为两倍，开关的最小工作电压变为传统开关的一半，保证了高压开关电路可以在低压EEPROM芯片中工作，提高了反馈效率。
文档编号H03K17/687GK201000759SQ20072011814
公开日2008年1月2日 申请日期2007年1月19日 优先权日2007年1月19日
发明者岩 刘, 熊立志, 王振华 申请人:深圳市远望谷信息技术股份有限公司