专利名称：一种电荷泵及使用该电荷泵的发射装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及近距离无线通讯技术领域(NFC)，特别涉及一种电荷泵及使用该电荷泵的发射装置。
背景技术：
现有的发射装置建立在近距离无线通讯技术(NFC)的基础上，其结构示意图如图I所示，示例的NFC发射装置中包含有数字传输系统40、调制解调系统30、有源传输电路20，由电路依次连接。所述有源传输电路20同时还与天线10电路连接。其中，所述有源传输电路20的一个电源引脚接3. 3V的正电压，另一个电源引脚接地。然而，这种NFC发射装置在其有源传输电路20的输出纹波很大。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电荷泵及基于该电荷泵的发射装置，通过双向差分电荷泵向NFC发射装置中的有源传输电路的原接地引脚提供负电压，以增加NFC发射装置的输出功率，并有效减少输出纹波。为了达到上述目的，本实用新型的一个技术方案是提供一种使用电荷泵的发射装置，其中包含有源传输电路，所述有源传输电路的一个电源引脚接正电源，另一个电源引脚与一个电荷泵形成电路连接，由所述电荷泵提供负电源。所述电荷泵可包含两个或两个以上由电路连接的电荷泵子模块。所述电荷泵可以是使用两个相反相位的双向差分电荷泵；所述双向差分电荷泵中包含驱动信号或时钟相位相反、相连接的第一电荷泵和第二电荷泵，在所述第一电荷泵的输入端施加有第一信号φ I，在所述第二电荷泵的输入端施加有第二信号Φ2，所述第一信号Φ1与第二信号Φ2是相互反相的两个方波脉冲信号。所述第一信号Φ1 —路输入到所述第一电荷泵，另一路通过第四反相器Ν4，转换得到所述的第二信号Φ2。所述第一电荷泵设置有第一反相器NI、第一电容Cl、第一开关Kl,由电路依次连接；所述第一电荷泵还设置有第二开关Κ2，第二开关Κ2的一端电路连接在所述第一电容Cl与第一开关Kl之间，另一端接地；将所述第一信号Φ I施加在所述第一反相器NI的输入端;所述第二电荷泵中设置有第二反相器Ν2、第二电容C2、第三开关Κ3，由电路依次联接；所述第二电荷泵中还设置有第四开关Κ4，第四开关Κ4的一端电路连接在所述第二电容C2与第三开关Κ3之间，另一端接地；将所述第一信号Φ I通过一个第三反相器Ν3处理后，施加在所述第二反相器Ν2的输入端。所述第一电荷泵的第二开关Κ2及第二电荷泵的第三开关Κ3，由所述第一信号Φ1控制，在第一信号Φ1为高电平时同时导通，为低电平时同时断开；所述第一电荷泵的第一开关Κ1，及第二电荷泵的第四开关Κ4，由所述第二信号Φ2控制，在第二信号Φ2为高电平时同时导通，为低电平时同时断开。所述第一电荷泵的第一开关Kl和第二电荷泵的第三开关Κ3，还同时通过电路连接到一个第三电容CO的同一端，使所述第三电容CO的另一端接地；第一开关Κ1、第三开关Κ3和第三电容CO的连接节点Α，即所述双向差分电荷泵的输出点，由电路连接至所述发射装置100的有源传输电路；在所述第一、第四开关Κ1、Κ4导通，且第二、第三开关Κ2、Κ3断开时，所述第一电荷泵工作，通过第一电容Cl向第三电容CO充电；而在所述第二、第三开关Κ2、Κ3导通，且第一、第四开关Κ1、Κ4断开时，所述第二电荷泵工作，通过第二电容C2向第三电容CO充电。所述电荷泵提供给所述发射装置中有源传输电路的负电压为 -3. 3V ;另外向所述有源传输电路施加的正电压为3. 3V。本实用新型的另一个技术方案是提供一个双向差分电荷泵；所述双向差分电荷泵中包含驱动信号或时钟相位相反、相连接的第一电荷泵和第二电荷泵，在所述第一电荷泵的输入端施加有第一信号φ I，在第二电荷泵的输入端施加有第二信号Φ2，所述第一信号Φ1与第二信号Φ2是相互反相的两个方波脉冲信号；所述第一电荷泵设置有第一反相器NI、第一电容Cl、第一开关Kl,由电路依次连接；所述第一电荷泵还设置有第二开关Κ2，第二开关Κ2的一端电路连接在所述第一电容Cl与第一开关Kl之间，另一端接地；将所述第一信号Φ I施加在所述第一反相器NI的输入端;所述第二电荷泵中设置有第二反相器Ν2、第二电容C2、第三开关Κ3，电路依次连接；所述第二电荷泵中还设置有第四开关Κ4，第四开关Κ4的一端电路连接在所述第二电容C2与第三开关Κ3之间，另一端接地；将所述第一信号Φ I通过一个第三反相器Ν3处理后，施加在所述第二反相器Ν2的输入端；所述第二开关Κ2及第三开关Κ3由所述第一信号Φ I控制同时导通或断开；所述第一开关Kl及第四开关Κ4由所述第二信号Φ2控制同时导通或断开；所述第一电荷泵的第一开关Kl和第二电荷泵的第三开关Κ3，还同时通过电路连接到一个第三电容CO的同一端，使所述第三电容CO的另一端接地；第一开关Κ1、第三开关Κ3和第三电容CO的连接节点Α，即所述双向差分电荷泵的输出点，通过电路连接至一个发射装置的有源传输电路并向该发射装置提供电压。所述电荷泵向一个发射装置的有源传输电路的一个电源引脚提供-3. 3V的负电压；所述有源传输电路的另一个电源引脚另外施加有3. 3V的正电压。与现有技术相比，本实用新型所述电荷泵及使用该电荷泵的发射装置，其优点在于本实用新型所述电荷泵在使用双向差分电荷泵时，驱动信号或时钟相位相反的第一电荷泵和第二电荷泵，分别只工作半个周期。而通过该双向差分电荷泵向NFC发射装置的有源传输电路提供-3. 3V电源后，相比原先使用(Γ3. 3V电源的NFC发射装置，本实用新型所述NFC发射装置的发射能量放大，能够有效增加输出功率并减少输出纹波。
图I现有NFC发射装置的结构框图；图2本实用新型中电荷泵与NFC发射装置的连接结构框图；[0026]图3本实用新型中双向差分电荷泵的电路结构示意图。
具体实施方式
下文结合附图说明本实用新型所述电荷泵及使用该电荷泵的发射装置的具体实施方式
。如图2所示，本实用新型中所述NFC发射装置100包含数字传输系统40、调制解调系统30、有源传输电路20，由电路依次连接，所述有源传输电路20同时还与天线10电路连接。本实用新型的特点在于，将所述有源传输电路20的一个电源引脚 接3. 3V的正电压，另一个电源引脚与一个电荷泵200 (charge pump)形成电路连接，由该电荷泵200提供-3. 3V的负电压。如图3所示，本实用新型中所述电荷泵200是一个双向差分电荷泵，其中包含驱动信号或时钟相位相反、相连接的第一电荷泵和第二电荷泵。第一电荷泵设置有第一反相器NI、第一电容Cl、第一开关K1，由电路依次连接；还设置有第二开关K2，使其一端电路连接在第一电容Cl与第一开关Kl之间，另一端接地。类似地，在第二电荷泵中设置有第二反相器N2、第二电容C2、第三开关K3，由电路依次连接；还设置有第四开关K4，使其一端电路连接在第二电容C2与第三开关K3之间，另一端接地。第一电荷泵的第一开关Kl和第二电荷泵的第三开关K3还同时通过电路连接到一个第三电容CO的同一端，使第三电容CO的另一端接地。第一开关K1、第三开关K3和第三电容CO的连接节点A，即该双向差分电荷泵的输出点，通过电路连接至图2所示NFC发射装置100的有源传输电路20。图3中，第一信号Φ1与第二信号Φ2是相互反相的两个方波脉冲信号，可以使第一信号Φ I通过一个反相器N4得到所述的第二信号Φ2。另外，图3中ΦΓ是与Φ1同相的方波信号，Φ2’和Φ2”是与Φ2同相的方波信号。信号Φ1’，Φ2’和Φ2”分别由所述的第一信号Φ I相应地经过若干个反相器处理后得到的，图3中的标注表示各个反相器的信号输出状态。图3中还将标号Φ1、Φ2置于开关标号K1、K2、K3或K4下的括号中，以说明各个开关分别是由哪个信号来具体控制。也就是说，第一电荷泵的第二开关Κ2及第二电荷泵的第三开关Κ3，具体是由第一信号φι控制，在第一信号Φ1为高电平时导通，为低电平时断开。第一电荷泵的第一开关Kl及第二电荷泵的第四开关Κ4，则具体是由第二信号Φ2控制，在第二信号Φ2为高电平时导通，为低电平时断开。在第一电荷泵的第一反相器NI的输入端上施加第一信号Φ1，同时将第一信号Φ1经过第三反相器Ν3处理得到的信号Φ2”(相当于第二信号Φ2)施加到第二电荷泵中第二反相器Ν2的输入端。于是，在第一、第四开关Kl和Κ4导通，且第二、第三开关Κ2和Κ3断开时，第一电荷泵工作，通过第一电容Cl向第三电容CO充电。而在第二、第三开关Κ2和Κ3接通，且第一、第四开关Kl和Κ4断开时，第二电荷泵工作，通过第二电容C2向第三电容CO充电。为了在连接节点A处获得-3. 3V的电源电压，优选的，使所选第一到第三电容Cl、C2和CO的参数满足下列公式，即C0+C1+C2 >0. 5nF。[0036]综上所述，本实用新型所述双向差分电荷泵中，第一电荷泵和第二电荷泵分只工作半个周期。而通过该双向差分电荷泵向NFC发射装置100的有源传输电路20提供-3. 3V的电源后，可以使所述NFC发射装置100的发射能量放大I倍，能够有效增加输出功率并减少输出纹波。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施举例作了详细介绍，但上述描述不应被认为是对本实用新型的限制。本领域技术人员阅读了上述内容后，本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。例如，为了能够使用-3. 3V的电源，对现有NFC发射装置100中对相应电路及器件可能需要作出相应调整，本文没有进行具体描述；又例如，NFC发射装置100也不限于使用在上文及图2中描述的具体结构中。又或者，可以对本实用新型的电荷泵200做适应改变，使其还能够同时向NFC发射装置100输出3. 3V的正电压； 又例如，为了使电荷泵200输出不同于-3. 3V的其他电源，也可以相应地改变第一到第三电容Cl、C2或CO的具体数值。又或者，如果将第一电荷泵和第二电荷泵看作两个独立的电荷泵子模块，则还可以用电路连接更多电荷泵子模块向NFC发射装置100提供负电源(或正电源)，等等。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种使用电荷泵的发射装置，其特征在于，所述发射装置(100)包含有源传输电路(20)，所述有源传输电路(20)的一个电源引脚接正电源，另一个电源引脚与一个电荷泵(200)形成电路连接，由所述电荷泵(200)提供负电源。
2.权利要求I中所述的使用电荷泵的发射装置，其特征在于 所述电荷泵(200)包含两个或两个以上由电路连接的电荷泵子模块。
3.权利要求2中所述的使用电荷泵的发射装置，其特征在于 所述电荷泵(200)是一个双向差分电荷泵； 所述双向差分电荷泵包含驱动信号或时钟相位相反、相连接的第一电荷泵和第二电荷泵，在所述第一电荷泵的输入端施加第一信号(￠1)，在所述第二电荷泵的输入端施加第二信号2)，所述第一信号(on)与第二信号(CD2)为相互反相的两个方波脉冲信号。
4.权利要求3中所述的使用电荷泵的发射装置，其特征在于 第一信号(①I)有一路输入到所述第一电荷泵，另一路通过一个第四反相器(N4)处理后，转换得到所述的第二信号(中2)。
5.权利要求3或4中所述使用电荷泵的发射装置，其特征在于 第一电荷泵设置有第一反相器(NI)、第一电容(Cl)、第一开关(Kl),由电路依次连接；所述第一电荷泵还设置有第二开关(K2)，第二开关(K2)的一端电路连接在所述第一电容(Cl)与第一开关(Kl)之间，另一端接地；将第一信号(①I)施加在第一反相器(NI)的输入端; 所述第二电荷泵中设置有第二反相器(N2)、第二电容(C2)、第三开关(K3)，由电路依次连接；第二电荷泵中还设置有第四开关(K4)，第四开关(K4)的一端电路连接在第二电容(C2)与第三开关(K3)之间，另一端接地；将第一信号(OU)通过一个第三反相器(N3)处理后，施加在第二反相器(N2)的输入端。
6.权利要求5中所述的使用电荷泵的发射装置，其特征在于 第一电荷泵的第二开关(K2)，及第二电荷泵的第三开关(K3)，由所述第一信号(OU)控制，在第一信号(￠1)为高电平时同时导通，为低电平时同时断开； 所述第一电荷泵的第一开关(K1)，及第二电荷泵的第四开关(K4)，由所述第二信号(①2)控制，在第二信号(0>2)为高电平时同时导通，为低电平时同时断开。
7.权利要求6中所述的使用电荷泵的发射装置，其特征在于 所述第一电荷泵的第一开关(Kl)和第二电荷泵的第三开关(K3)，同时通过电路连接到一个第三电容(CO)的同一端，使所述第三电容(CO)的另一端接地；第一开关(K1)、第三开关(K3)和第三电容(CO)的连接节点(A)，即所述双向差分电荷泵的输出点，并通过电路连接至所述发射装置(100)的有源传输电路(20)； 在所述第一、第四开关(Kl、K4)导通，且第二、第三开关(K2、K3)断开时，所述第一电荷泵工作，通过第一电容(Cl)向第三电容(CO)充电；而在所述第二、第三开关(K2、K3)导通，且第一、第四开关(Kl、K4)断开时，所述第二电荷泵工作，通过第二电容(C2)向第三电容(CO)充电。
8.权利要求7中所述使用电荷泵的发射装置，其特征在于 所述电荷泵(200)提供给所述发射装置(100)的有源传输电路(20)的负电压为-3. 3V ；另外向所述有源传输电路(20)施加的正电压为3. 3V。
9.一种双向差分电荷泵，其特征在于 所述双向差分电荷泵中包含驱动信号或时钟相位相反、相连接的第一电荷泵和第二电荷泵，在所述第一电荷泵的输入端施加有第一信号(O I)，在第二电荷泵的输入端施加有第二信号(02)，所述第一信号(on)与第二信号(2 )是相互反相的两个方波脉冲信号；所述第一电荷泵设置有第一反相器(NI)、第一电容(Cl)、第一开关(Kl),由电路依次连接；所述第一电荷泵还设置有第二开关(K2)，第二开关(K2)的一端电路连接在所述第一电容(Cl)与第一开关(Kl)之间，另一端接地；将所述第一信号(Ol)施加在所述第一反相器(NI)的输入端； 所述第二电荷泵中设置有第二反相器(N2)、第二电容(C2)、第三开关(K3)，由电路依次连接；所述第二电荷泵中还设置有第四开关(K4)，第四开关(K4)的一端电路连接在所述第二电容(C2 )与第三开关(K3 )之间，另一端接地；将所述第一信号(OU )通过第三反相器(N3)处理后，施加在所述第二反相器N2的输入端； 所述第二开关(K2)及第三开关(K3)由所述第一信号(0) I)同时导通或断开；所述第一开关(Kl)及第四开关(K4)由所述第二信号(0>2)同时导通或断开； 所述第一电荷泵的第一开关(Kl)和第二电荷泵的第三开关(K3)，还同时通过电路连接到一个第三电容(CO)的同一端，使所述第三电容(CO)的另一端接地；第一开关(K1)、第三开关(K3)和第三电容(CO)的连接节点(A)，即作为所述双向差分电荷泵的输出点，通过电路连接至一个发射装置(100 )的有源传输电路(20 )，并向该发射装置(100 )提供电压。
10.权利要求9中所述的电荷泵，其特征在于所述电荷泵向一个发射装置(100)的有源传输电路(20)的一个电源引脚提供-3. 3V的负电压；所述有源传输电路(20)的另一个电源引脚另外施加有3. 3V的正电压。
专利摘要本实用新型涉及一种电荷泵及基于该电荷泵的发射装置，所述电荷泵在使用双向差分电荷泵时，设置有驱动信号或时钟相位相反、相互连接的第一电荷泵和第二电荷泵，使第一电荷泵和第二电荷泵分别只工作半个周期。还通过该双向差分电荷泵向发射装置的有源传输电路提供-3.3V的电源，使所述NFC发射装置的发射能量放大，能够有效增加输出功率并减少输出纹波。
文档编号H04B1/04GK202586965SQ20122023306
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者张瑞安 申请人:乐鑫信息科技(上海)有限公司