一种负电压产生器的制作方法

专利名称：一种负电压产生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种负电压产生器，特别涉及的是一种可产生稳定负电压的 负电压产生器。
背景技术：
在内存的设计中， 一般是利用负电压产生器中的电荷泵电路(chargepump circuit)来提供各种不同大小的负电压给内存的特定组件，例如提供给内存中的字 符线(word line)。图1A是显示一现有负电压产生器(negative voltage generator)10。所述的负电 压产生器10包含一位准侦测器(level detector)ll、 一环震荡器(ring oscillator)12、 一电荷泵(chargepump)13。而所述的位准侦测器ll包含一运算放大器0P1、两个 电阻R1与R2、 一PM0S晶体管MP1、 一NM0S晶体管MN1、两个反相器 (inverter)Invl与Inv2。所述的负电压产生器IO是利用电荷泵13来产生一负电压 VBB。而负电压产生器IO还利用位准侦测器11来侦测所述的负电压VBB可能的 变动量(variation)，并根据侦测结果产生控制信号envbb输出至环震荡器12与电 荷泵13、以将负电压VBB准确地维持在预设的电压位准。以下举例说明负电压产生器IO的运作方式。请参考地图1A，在此假设 R1-10K1K R2=30IOK校准电压(regulated voltage)VCC为1,2V、预设负电压VBB 为-0.6V、参考电压refvbb为0.75V、以及由于NMOS晶体管MN1的栅极被偏压， 因此可将晶体管MN1视为 一 电流源负载(current source load)。首先，假设电荷泵13所输出的负电压VBB发生变动由-0.6V变为-0.65V,而 由于位准侦测器11的电阻R2等于三倍R1，所以经过分压后节点nl将产生一 0.7375V的电压Vnl。接着，运算放大器OPl比较参考电压refvbb与电压Vnl大 小，由于参考电压refvbb=0.75V大于Vnl=0.7375V,因此运算放大器OPl输出一 具有高电压位准的电压信号。此时PMOS晶体管MPl截止(tumoff)，所以节点n2 的电压变为一低电压位准，进而产生一低电压位准0的驱动信号envbb。之后， 此低电压位准0的驱动信号envbb通过两个反相器Invl、 Inv2传送给环震荡器12
与电荷泵13，以将电荷泵13禁能而减少其输出负电压VBB的大小，使负电压 VBB由-0.65V回复至原来预设的-0.6V。相反地，假设负电压VBB的大小由-0.6V 变动至-0.5V时，位准侦测器11会产生一具有高电压位准1的驱动信号envbb来 将电荷泵13致能，以增加电荷泵13的输出负电压VBB的大小，^f吏负电压VBB 由-0.5V回复至原来预设的-0.6V。如此平衡机制，则可达成固定负电压VBB位准 的功效。然而，负电压产生器IO在运作时常会发生下列问题一、 位准侦测器11在侦测负电压VBB时，其侦测的敏感度不佳。例如，当 负电压VBB由-0.6V变动至-0.65V时，负电压VBB的电压变动量 Avbb=|-0.6-(-0.65)|=0.05V，则在节点nl的电压Vnl=0.75V将变化为0.7375V。因 此，在节点nl上的变动量即为l/4(Avbb)=0.0125V。所以，位准侦测器11的感测 能力仅能反应出负电压VBB变动量Avbb的四分之一倍。由此结果可知， 一般负 电压产生器10的感测能力都不佳。二、 负电压产生器IO调整负电压VBB的程序过在复杂，导致响应的时间过 长。所述的调整负电压VBB位准的程序至少须经过下列步骤1. 由节点nl感测负电压VBB、运算i文大器0P1比争支参考电压refvbb与负电 压VBB的大小2. 产生具有高电压位准1或0的驱动信号envbb,且将驱动信号envbb传输至 环震荡器12与电荷泵13。3. 电荷泵13根据环震荡器12输出的震荡讯号与驱动信号envbb来调整负电 压VBB的位准。因此，整个信号的传输回路过在复杂，将造成信号响应的延迟。 综上所述，上述现有负电压产生器IO设计的缺陷最终将导致电荷泵13输出 负电压VBB的位准无法稳定，维持在一预设固定的电压位准上、而在其波形上产 生涟波(ripple)，如图IB所示。所述的图中，标记envbb是表示由反相器Invl与 Inv2所产生的驱动信号、Ivbb是电荷泵13根据envbb所产生的驱动电流、VBB 是实际上电荷泵13所产生的具有涟波的负电压、以及VBBt是理想的输出目标负 电压。电荷泵13在接收到高电压位准l的信号envbb后，其根据驱动电流Ivbb 以数字的方式调整负电压VBB的位准。由图中可清楚知晓，涟波的发生将导致负 电压VBB的波形无法稳定。 一般涟波的振幅大约为几十毫伏(minivolt)，对于较
早期的内存设计影响不大，因为早期的内存所需要的负电压值大约为-1或-1.5伏 特。但是由于内存的精密度、与准确度逐渐提升，因此目前的内存所需的负电压 VBB的振幅4又为几百毫伏(mini volt)，因此涟波的产生将对负电压VBB的准确性 造成相当大的影响。此外，由于目前的内存常需要各种不同大小的负电压值，例如-0.2V、 -0.3V、 -0.6V、 -l.OV...。而每一个不同电压位准的负电压值即需要不同线路设计的电荷泵 来产生。因此，如图1C所示，假若内存需要三种不同位准的负电压值-0.2V、-0.3V、 -0.6V,则便需要利用三个电荷泵13、 13，、 13"来产生所述这些电压。但须注意， 一般的设计上每个电荷泵的电路均非常庞大且复杂，若依上述电路制造，将导致 整体电路的布局面积增加、并造成生产成本的提高。发明内容针对上述问题，本发明的目的之一在于，提供一种负电压产生器，而可提供 稳定的输出负电压。根据本发明的一实施例提供了一种负电压产生器。所述的负电压产生器包含 一电阻装置、一'l"亘定电流源(constant current source)、以及一 负电压降压转换器。 所述的电阻装置设置在一第二电压源与一预设负参考电压之间。恒定电流源是产 生一流过电阻装置的恒定电流(constant current),且在电阻装置的一端产生一第一 输出负电压；其中，第一输出负电压的电压位准是独立的，不受预设负参考电压变动的影响。而负电压降压转换器接收第一输出负电压，且在一第二输出节点产 生一第二输出负电压。再者，本发明的另一实施例提供了另一负电压产生器。所述的负电压产生器 包含一第一电流映像单元(currentmirrorunit)、 一第二电流映像单元、以及一负电 压降压转换器。所述的第 一 电流映像单元接收一 第 一正电压源(VDD)的第 一正电压与 一 第二 正电压源(VSS)的第二正电压，且根据一正参考电压与第二正电压来决定如何产生 一第一输出电流与一第二输出电流，其中第一输出电流与第二输出电流是成一比 例。第二电流映像单元包含一控制单元、 一第一电阻、以及一开关单元。所述的 控制单元接收第二输出电流，并根据一负电压源产生的负电压的电压变动量来产 生一控制信号。第一电阻的一端连接第二正电压源、另一端连接一第一输出节点。 而开关单元的一端连接第一输出节点、另一端连接负电压源，且根据所迷的控制信号来决定所述的开关单元的导通状态(on/offstate)，以固定流过所述的开关单元 的电流、并通过第一输出节点产生一具有固定电压位准的第一输出负电压。而负电压降压转换器接收第一输出负电压，并通过一第二输出节点产生一第 二输出负电压，且根据所述的第一输出负电压调整所述的第二输出负电压的大小。 如此，可得到一稳定的第二输出负电压。本发明的负电压产生器是利用上述控制单元产生一控制信号，所述的控制信 号是锁定电荷泵的负电压、并追踪所述的负电压涟波的电压位准变动。因此，当 负电压的电压位准变动时，开关单元即可根据控制信号来适当调整其电流通道大 小，使开关单元电流通路上的电流保持恒定，而产生一电压恒定的输出负电压。 再者，本发明的一实施例还另外增加一负电压降压转换器来增强信号对高功率装 置的驱动能力，且也可避免不稳定的输出负电压产生。


图1A是显示一种现有负电压产生器的示意图；图1B是显示第1A图的负电压产生器运作时的波形图；图1C是显示利用三个第1A图的负电压产生器产生三种不同负电压的示意图；图2A是显示本发明一实施例的负电压产生器的示意图； 图2B是显示本发明一实施例的电压镜电路的示意图； 图2C是显示第2B图的电压镜电路运作时的波形图； 图2D是显示本发明一实施例的负电压降压转换器与反冲单元的示意图； 图3是显示本发明的另一实施例的负电压产生器的示意图； 图4A是显示本发明的负电压产生器产生三种不同负电压的一实施例； 图4B是显示本发明的负电压产生器产生三种不同负电压的另一实施例； 图5A是显示本发明的负电压产生器产生三种不同负电压的另一实施例； 图5B是显示本发明的负电压产生器产生三种不同负电压的另一实施例。 附图标记说明10、 20、 20，、 20，，-负电压产生器；11、 11，、 11，，-位准侦测 器；12、 12，、 12"-环震荡器；13、 13,、 13，，-电荷泵；Invl、 Inv2-反相器；21、 竟电路；22、 22，、 22"-负电压降压转换器；23、 23，、 23，，-反冲 单元；211、 212-电流映像单元；0P1、 OP2-运算放大器；212a-控制单元；212b -开关单元；MP1、 MP2、 MN1、 MN2、 MN3-晶体管；Rl、 R2、 R3、 R4 -电阻。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。图2A是显示本发明一实施例的一种负电压产生器20。所述的负电压产生器20包含一电压镜电路(voltage mirror circuit)21、 一负电压降压转换器(negativevoltage down converter)22、以及一反冲单元23。所述的负电压产生器20是接收一电荷泵13的负电压VENG,并根据一正参考电压(positive reference voltage)ref_p来产生一稳定的输出负电压VBB。请参考图2B，所述的电压镜电路21是接收电荷泵13的负电压VENG，并根据正参考电压reflj)来产生一稳定且固定大小的第一输出负电压ref一nol、或由图中的电阻R1处设置抽头(tap)以拉出各种不同位准的第二输出负电压ref_no2。所述的电压镜电路21包含一第 一 电流映像单元(current mirror unit)211与 一第 二电流映像单元212。所述的第一电流映像单元211是接收一第一正电压源VDD 的第一正电压(高电压位准)、以及接收一第二正电压源VSS的第二正电压(可为接 地位准、或任一稳定的正电压位准)。所述的第一电流映像单元211根据正参考电 压ref_p与第二正电压Vss的差值来决定如何产生一第一输出电流Il与一第二输m 「工、出电流I2。其中，若(丄Lw-k丄A^，则第一输出电流Il将等于第二输出电流I2。 第一电流映像单元211可利用图2B的电流镜电路、或其它具有相同功能的 电路来实施。以图2B为例，第一电流映像单元211包含一运算放大器OPl、 一 第一 PMOS晶体管MP1、 一电阻R3、以及一第二 PMOS晶体管MP2。所述的运算放大器0P1的反向输入端接收正参考电压ref_p。而第一 PMOS 晶体管MP1的栅极连接运算放大器OPl的输出端，源极连接第一正电压源VDD， 以及其漏极连接运算放大器OPl的非反向输入端、并用以产生第一输出电流Il。 而晶体管MP1的漏极与运算放大器OPl的非反向输入端的连结处形成一第一节 点nl。电阻R3的一端连接第一节点nl，另一端连接第二正电压源VSS。再者，第 二 PMOS晶体管MP2的栅极连接运算放大器OPl的输出端、源极连接第一正电
压源VDD。而在晶体管MP2的漏+及会有一第二输出电流12流过。其中，上述第一、第二输出电流Il、 12可由下列方程式求得<formula>formula see original document page 11</formula>第二电流映像单元212包含一控制单元212a、 一电阻R1、以及一开关单元 212b。所述的控制单元212a接收第二输出电流12,并根据电荷泵13产生的电源 负电压VENG的位准变动量来产生一控制信号C。而控制单元212a可利用图2B 的电路、或其它具有相同功能的电路来实施。以图2B为例，所述的控制单元212a 包含一第一NMOS晶体管MN1。所述的第一 NMOS晶体管MNl的漏极与闸极 连接以形成一第二节点n2、其源极连接电源负电压VENG、且晶体管MNl通过 其漏极接收第二输出电流12。所述的NMOS晶体管MNl通过第二节点n2产生控 制信号C。电阻Rl的一端连接第二正电压源VSS、另一端连接第一输出节点nol。开关 单元212b的一端连接第一输出节点nol、另一端连接电源负电压VENG，且根据 控制单元212a产生的控制信号C来决定所述的开关单元212b的导通状态(on/off state)。如此的机制，则可将流过开关单元212b第三输出电流I3保持在一固定值， 并通过第一输出节点nol产生一固定位准的第一输出负电压ref一nol。当然，若要 得到不同大小的负电压值，只须在电阻R1上设置抽头，即可拉出各种不同大小 的负电压ref_no2。其中，第三输出电流I3与第一输出负电压ref nol可由下列方程式求得<formula>formula see original document page 11</formula>以下举例说明为何本发明 一 实施例的第 一输出负电压ref—no 1或ref_no2可达 到稳定功效的原因。请参考图2B、图2C，假设正参考电压refj-0.6V是由能带参考电路(bandgap reference circuit)中拉出的稳定正电压、第一正电压源VDD-3.0V、第二正电压源(接 地电压)VSS二OV、电源负电压VENG=-1.0V、以及电阻R1=R3=1KQ。再者，第一 PMOS晶体管MP1与第二 PMOS晶体管MP2的特性相同、且第一 NMOS晶体管MN1与第二 NMOS晶体管MN2的特性相同。首先，当第一电流映像单元211的运算放大器0P1的反向输入端接收到正参 考电压ref_p时，由于其非反向输入端的电压位准为接地，因此参考电压ref_p(0.6V) 大于接地电压VSS(=0V)， (0.6V〉0V)。结果，运算放大器OP1将输出一具有低电 压位准的信号来驱动第一、第二PMOS晶体管MP1、 MP2使其导通。此时，由于 运算放大器OPl的输入阻抗为无穷大，因此其非反向输入端的电压将等于正参考 电压ref_p(=0.6V)。结果，第一节点nl等于ref_p=0.6V、且第一输出电流 Il=0.6V/lKfi=0.6mA。而由于运算放大器0P1、第一与第二 PMOS晶体管MPl、 MP2、以及电阻R3彼此构成一 电流镜电路(current mirror circuit)，所以第二输出 电流12将等于第一输出电流Il(I2=Il=0.6mA)。接着，由图2C可知，电荷泵13产生的电源负电压VENG —般会有涟波产生。 所以虽然负电压VENG的大小为-1.0V，但实际上其大小是在-0.95V 1.05V之间 摆荡，其电压变动量IAVI等于0.05V。另一方面，第二电流映像单元212的第一 NMOS晶体管MN1(即控制单元212a)的源极接收电源负电压VENG。由于NMOS 晶体管MN1的漏极及其栅极连接，因此NMOS晶体管MN1的栅源电压VGS会 因为第二输出电流I2(0.6mA)而保持稳定。结果，第二节点n2产生的控制信号C(即 图2C中的电压位准Vn2)将随着电源负电压VENG的变动而进行相对应的变化 (-0.35V~-0.45V)。而在图2C可知，控制信号C(Vn2)的电压变动量IAV |也等于 0.05V。须注意，第二电流映像单元212的第一NMOS晶体管MN1的漏极接收第二 输出电流I2，且由于第二电流映像单元212中的第一、第二NMOS晶体管MNl 与MN2、以及电阻R1构成一电流镜电路，因此第三输出电流I3将等于第一与第 二输出电流II与12(1342-Ih0.6mA)。又第二 NMOS晶体管MN2(开关单元212b) 的源极与第一 NMOS晶体管MN1的源极是是连接相同的电源负电压VENG,且 第二 NMOS晶体管MN2的栅极是接收控制信号C 。因此，当电源负电压VENG 产生在-0.95V 1.05V间上下摆荡的涟波时，控制信号C的电压位准也在 -0.35V 0.45V之间进行等量的变化，且又因为第二NMOS晶体管MN2的栅源电 压VGS为恒定(constant)，所以流过所述的第二 NMOS晶体管MN2的第三输出电 流13也为恒定。例如当电源负电压VENG由-1.0V变动至-1.02V(变动量IAV卜0.02V)时，控制
信号CM更会进4亍相应的变化，由-04V变动至-0.42V(变动量l厶V卜0.(^V)。在此状 态下，流过第二 NMOS晶体管MN2的第三输出电流13将维持在固定值0.6mA。 另外，当电源负电压VENG由-1.0V变动至-0.95V(变动量IAV|=0.05V)时，控制信 号C也会进行相应的变化，由-0.4V变动至-0.35V(变动量IAV卜0.05V)。在此状态 下，流过第二 NMOS晶体管MN2的第三输出电流13仍会维持在固定值0.6mA。因此，第三输出电流13可以持续地保持稳定恒为0.6mA。由此也可推断出， 输出节点nol拉出的第一输出负电压ref_nol也会保持在-0.6V(-0.6mAxlKfi)。另 外，若在电阻R1处设置抽头，则可拉出其它大小的稳定负电压。例如，在R1的 中间点作抽头，将得到负电压值ref_no2=-0.3V。综上所述，本发明一实施例的电压镜电路21只要接收一稳定大小的正参考电 压refj，即可产生一相同大小的稳定输出负电压ref一nol、或其它各种位准的稳 定负电压ref—no2。例如，假设正参考电压ref_p=0.9V，则在上述实施例中，即可 得到稳定第一输出负电压ref一nol^0.9V，并且若在电阻Rl上设置多个抽头，即 可一次得到例如-0.3V、 -0.45V、 -0.6V......大小的稳定负电压ref_no2。另外，上述第一与第二PMOS晶体管、第一与第二NMOS晶体管、以及电阻R1与R3的参 数设定是可依设计者的需求任意改变。当然，所述的些设定改变时电压镜电路21 输出的第一输出负电压ref—nol或ref—no2的大小也会改变，但所述的两电压也为 稳定的负电压。再者，由于电压镜电路21所输出的第一输出负电压ref—nol或ref_no2均为 弱信号(weak signal),并无法驱动大功率电路。因此，为了达到驱动大功率电路的 功效，本发明的一实施例提供了一种负电压降压转换器22,如图2D所示。请参考图2D,所述的负电压降压转换器22为一种稳压电路(regulator)。负电 压降压转换器22是接收电压镜电路21产生的第一输出负电压ref—nol(或 ref—no2),并通过第二输出节点no2产生一第二输出负电压VBB。且负电压降压 转换器22根据第一输出负电压ref—nol(或ref—no2)的电压位准与第二输出负电压 VBB，来调整第二输出负电压VBB的大小。而负电压降压转换器22可利用图2D的电路、或其它具有相同功能的电路来 实施。以图2D为例，所述的负电压降压转换器22包含一电阻R4、 一运算放大 器0P2、以及一开关单元221。本实施例中，开关单元221在此是以一NMOS晶 体管MN3来实施。电阻R4的一端连接第二正电压源VSS,且其另一端连接第二
输出节点no2。运算放大器OP2的反向输入端接收由电压镜电路21输出的第一输 出负电压ref—nol(或ref_no2),而其非反向输入端连接第二输出节点no2。而NMOS 晶体管MN3的栅极连接运算放大器OP2的输出端、并形成一输入节点n3，而其 漏极连接第二输出节点no2,其源极连接电荷泵13所产生的电源负电压VNEG。以下参考图2D，举例说明负电压降压转换器22的运作方式。假设电阻 R4=1KQ、电源负电压VENG二1.0V(其涟波的摆荡区间为-0.95 -1.05V)、第二正电 压源VSS^V。由图2D可知，第二输出负电压VBB随着电压镜电路21产生的第 一输出负电压ref—nol进行相对应的变动。也即在本实施例中， VBB=ref—nol=-0.6V,电流I4=0.6mA。当电荷泵13的电源负电压VENG产生涟波在-0.95~-1.05V之间摆荡时，运算 放大器OP2便比较第一输出负电压ref_nol与第二输出节点no2上的第二输出负 电压VBB的大小。当第二输出负电压VBB的电压降4氐时，例如由-0.6V变动至 -0.61V,则第一输出负电压ref—nol大于第二输出负电压VBB。因此，第二运算 放大器OP2将ref一no1与VBB的差值放大，以产生一对应所述的差值的模拟驱动 信号ndrv来截止(turnoff)NMOS晶体管MN3。在此状态下，受到电源负电压VENG 降低影响而升高的第四输出电流I4,将会被降低而回复至0.6mA，并保持在 0.6mA。相反地，当第二输出负电压VBB的电压位准提高时，例如由-0.6V变动至 -0.5V,则第一输出负电压ref—nol小于第二输出负电压VBB。因此，第二运算放 大器OP2将ref—nol与VBB的差值放大产生一对应所述的差值的模拟驱动信号 ndrv来导通(turn on)NMOS晶体管MN3。在此状态下，受到电源负电压VENG升 高影响而降低的第四输出电流I4，将会被提升而回复至0.6mA,并保持在0.6mA。 因此，第四输出电流14可以持续地恒为0.6mA。如此，本发明一实施例的负电压降压转换器22配合电压镜电路21即可产生一可驱动大功率装置的稳定负电压VBB，而可解决现有负电压产生器10因电荷泵13产生涟波导致输出的负电压不稳的问题。其中，图2D所示的第四输出电流I4与第二输出负电压VBB可由下列方程 式求得<formula>formula see original document page 14</formula><formula>formula see original document page 15</formula>再者，在负电压降压转换器22传输负电压时，在运算放大器0P2的反向输入端与非反向输入端之间的讯号传输一般会有几个奈秒的延迟。对于某些系统而 言，此种延迟将可能导致设计上的缺陷。因此，本发明的一实施例提供了一种反冲单元(kickunit)23，并利用所述的反冲单元23解决此延迟的问题。如图2D所示，所述的反冲单元23是连接第二正电压源VSS，且根据一触发 信号kickb来导通(tum on)负电压降压转换器22中的NMOS晶体管MN3，以调整 上述第二输出负电压VBB的电压位准。其中，所述的触发信号kickb是根据系统 需求在预设的时间点产生。所述的反沖单元23可利用图2D的电路、或其它具有 相同功能的电路来实施。以图2D为例，反沖单元23包含一 PMOS晶体管MP3， 所述的PMOS晶体管MP3的栅极接收触发信号kickb，源极连接第二正电压源 VSS，且其漏极连接输入节点n3。举例而言，当运算放大器OP2发生传输讯号延 迟而导致第二输出负电压VBB瞬间大量降低时，触发信号kickb将使PMOS晶体 管MP3导通，且同时增加NMOS晶体管MN3的栅极偏压至第二正电压源VSS(接 地位准)。因此，NMOS晶体管MN3的通道便导通(tumon)，而瞬间增加第四输出 电流I4的电流量，将原本变小的第四输出电流I4变大、回复至原来预设的电压 位准。因此，本发明一实施例的反冲单元23可以解决因运算放大器OP2的延迟 造成第二输出负电压VBB不稳定的问题。当然，反冲单元23也可在其它状况下 触发负电压降压转换器22中的NMOS晶体管MN3。例如，在电荷泵13的电源 负电压VENG发生大量的消耗时。再者，如图3所示，为了提升电压镜电路21的电流匹配效果，可在控制单元 212a与第二PMOS晶体管MP2之间设置一电阻R2。因此，在电路中控制单元212a 〃使可通过电阻R2 4妄收第二输出电流12,以消除晶体管MP1与MP2和MN1与 MN2组件偏压(即漏极与源极压差)的不匹配。本发明一实施例的负电压产生器20输出的负电压是稳定的，且不会受到电荷 泵13的影响，而可解决现有技问题、降低电路面积与生产成本。再者，所述的负 电压产生器20在运作时，只需要一个电荷泵13来配合，即可一次产生复数个稳 定的负电压，不必如现有技术般需要复数个电荷泵13才能产生复数个负电压。例 如图4A所示，所述的图中三个负电压产生器20、 20，、 20，，只须接收同一电荷泵 13的电源负电压VENG，即可产生三个
不同电压位准的稳定第二输出负电压VBB1、 VBB2、 VBB3。当然，在实务上也 可将图4A中三个反冲单元23、 23，、 23，，省略，如图4B所示，以节省电路的成 本与面积。另外，如图5A所示，为了更节省电路的成本与面积，在产生复数个不同大 小的稳定第二输出负电压时，本发明也可只利用单一电压镜电路21来接收一电荷 泵13的电源负电压VENG,并由电压镜电路21产生复数个第一输出负电压，例 如产生三个不同电压位准的第一输出负电压ref_nol、 ref—no2、 ref—no2'。接着， 再配合三个负电压降压转换器22、 22，、 22，，与三个反冲单元23、 23，、 23，，来产生 三个不同位准的第二输出负电压VBB1、 VBB2、 VBB3。当然，为了节省成本与 面积，也可再将三个反冲单元23、 23，、 23，，省略，如图5B所示。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限 制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其 进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种负电压产生器，其特征在于其包含一电流映像单元，是接收一第一正电压源的第一正电压与一第二正电压源的第二正电压，且根据一正参考电压与所述的第二正电压来决定如何产生一第一输出电流与一第二输出电流，其中所述的第一输出电流与所述的第二输出电流是成一比例；一控制单元，是接收所述的第二输出电流，并根据一负电压源产生的负电压的电压变动量来产生一控制信号；一第一电阻，其一端连接所述的第二正电压源、另一端连接一第一输出节点；以及一开关单元，其一端连接所述的第一输出节点、另一端连接所述的负电压源，且根据所述的控制信号来决定所述的开关单元的导通状态，以固定流过所述的开关单元的电流、并通过所述的第一输出节点产生一具有固定电压位准的第一输出负电压。
2、 根据权利要求1所述的负电压产生器，其特征在于前述电流映像单元包含一运算放大器，是由其反向输入端接收所述的正参考电压；一第一晶体管，其栅极连接所述的运算放大器的输出端，源极连接所述的第一正电压源，以及漏极连接所述的运算放大器的非反向输入端、且所述的漏极与所述的非反向输入端连接形成一第一节点；一第三电阻，其一端连接所述的第一节点，另一端连接所述的第二正电压源；以及一第二晶体管，其栅极连接所述的运算放大器的输出端，源极连接所述的第 一正电压源，以及其漏极是用以产生所述的第二输出电流。
3、 根据权利要求1所述的负电压产生器，其特征在于还包含一负电压降压 转换器，所述的负电压降压转换器是接收所述的第一输出负电压，并通过一第二 输出节点产生一第二输出负电压，且根据所述的第一输出负电压调整所述的第二 输出负电压的大小。
4、根据权利要求3所述的负电压产生器，其特征在于所述的负电压降压 转换器包含一电阻，其一端连接所述的第二正电压源，另一端连接所迷的第二输出节点； 一运算放大器，是由其反向输入端是接收所述的第一输出负电压，且其非反向输入端连接所述的第二输出节点；以及一晶体管，其栅极连接所述的运算放大器的输出端、并形成一输入节点，其 漏极连接所述的第二输出节点，且其源极连接所述的负电压源。
5、 根据权利要求3所述的负电压产生器，其特征在于还包含一反沖单元， 所述的反冲单元是连接所述的第二正电压源，且根据一触发信号来驱动所述的负 电压降压转换器，以调整所述的第二输出负电压的电压位准。
6、 根据权利要求1所述的负电压产生器，其特征在于所述的控制单元包含 一第一晶体管，所述的第一晶体管的漏极与栅极连接形成一第二节点、其源极连 接所述的负电压源、且其漏极接收所述的第二输出电流，以及所迷的第一晶体管 通过所述的第二节点产生所述的控制信号。
7、 根据权利要求6所述的负电压产生器，其特征在于所述的开关单元包含 一第二晶体管，所述的第二晶体管的栅极连接所述的第二节点，漏极连接所述的 第一输出节点，以及其源极连接所述的负电压源。
8、 根据权利要求1所述的负电压产生器，其特征在于所述的负电压源是由 一电荷泵产生。
9、 根据权利要求1所述的负电压产生器，其特征在于所述的正参考电压为 一稳定正电压。
10、 根据权利要求1所述的负电压产生器，其特征在于所述的控制单元是 通过一第二电阻接收所述的第二输出电流。
11、 一种负电压产生器，其特征在于包含一电流映像单元，是连接一第一电压源与一第二电压源，且根据一预设正参 考电压与所述的第二电压源提供的电压位准来产生一第一输出电流与一第二输出 电流，其中所述的第一输出电流与所述的第二输出电流是成一比例；一控制单元，是接收所述的第二输出电流，并根据一预设负参考电压的电压 变动量来产生一控制信号；以及一开关单元，其一端连接所述的第一输出节点、另一端连接所述的控制单元, 且根据所迷的控制信号来决定所述的开关单元的导通状态，以保持流过所述的开 关单元电流的恒定，并在所述的第一输出节点产生一具有固定电压位准的第一输 出负电压。
12、 根据权利要求11所述的负电压产生器，其特征在于前述电流映像单元 包含一运算放大器，是由其反向输入端接收所述的预设正参考电压； 一第一晶体管，其栅极连接所述的运算放大器的输出端，源极连接所述的第 一电压源，以及其漏极与所述的运算放大器的非反向输入端连接形成一第一节点； 一第三电阻，其一端连接所述的第一节点，另一端连接所述的第二电压源；以及一第二晶体管，其闸极连接所述的运算放大器的输出端，源极连接所述的第 一电压源，以及所述的第二输出电流流过所述的第二晶体管的漏极。
13、 根据权利要求11所述的负电压产生器，其特征在于还包含一第一电阻， 其一端连接所述的第二电压源、另一端连接所述的第一输出节点。
14、 根据权利要求11所述的负电压产生器，其特征在于还包含一负电压降 压转换器，所述的负电压降压转换器是根据所述的第一输出负电压在一第二输出 节点产生一第二输出负电压，其中所述的第二输出负电压高于所述的第一输出负 电压的驱动能力。
15、 根据权利要求14所述的负电压产生器，其特征在于所述的负电压降压 转换器包含一电阻，其一端连接所述的第二电压源，另一端连接所述的第二输出节点； 一运算放大器，是由其反向输入端接收所述的第一输出负电压，且其非反向输入端连接所述的第二输出节点；以及一晶体管，其栅极连接所述的运算放大器的输出端，其漏极连接所述的第二输出节点，且其源极连接所述的预设负参考电压。
16、 根据权利要求14所述的负电压产生器，其特征在于还包含一反沖单元， 所述的反沖单元是连接所述的第二电压源，且根据一触发信号来驱动所述的负电 压降压转换器，以调整所述的第二输出负电压的电压位准。
17、 根据权利要求11所述的负电压产生器，其特征在于所述的控制单元包 含一第一晶体管，所迷的第一晶体管的漏极及其栅极连接形成一第二节点，其源 极连接所述的预设负参考电压，其漏极是接收所述的第二输出电流，以及所述的 晶体管通过所述的第二节点产生所述的控制信号。
18、 根据权利要求17所述的负电压产生器，其中前述开关单元包含一第二晶 体管，所述的第二晶体管的栅极连接所述的第二节点，漏极连接所述的第一输出 节点，以及源极连接所述的预设负参考电压。
19、 根据权利要求11所述的负电压产生器，其特征在于所述的预设负参考 电压是由一电荷泵产生。
20、 根据权利要求11所述的负电压产生器，其特征在于所述的控制单元是 通过一电阻接收所述的第二输出电流。
21、 一种负电压产生器，其特征在于其包含一电阻装置，是设置在一第二电压源与一预设负参考电压之间；以及 一恒定电流源，是产生一流过所述的电阻装置的恒定电流，且在所述的电阻装置的一端产生一第一输出负电压；其中，所述的第一输出负电压的电压位准是独立的，不受所述的预设负参考电压变动的影响。
22、 根据权利要求21所述的负电压产生器，其特征在于还包含一负电压降 压转换器，所述的负电压降压转换器接收所述的第一输出负电压，且在一第二输 出节点产生一第二输出负电压，其中所述的第二输出负电压高于所述的第一输出 负电压的驱动能力。
23、 根据权利要求22所迷的负电压产生器，其特征在于还包含一反沖单元， 所述的反冲单元连接所述的第二电压源，且根据一触发信号驱动所述的负电压降 压转换器，以调整所述的第二输出负电压的电压位准。
24、 根据权利要求21所述的负电压产生器，其特征在于所述的电阻装置还 产生复数个第三输出负电压，且每一第三输出负电压是独立在所述的预设负参考 电压，不受所述的预设负参考电压的电压变动影响。
25、 根据权利要求24所述的负电压产生器，其特征在于还包含复数个第二 负电压降压转换器，且每一第二负电压降压转换器接收所述的第三输出负电压以 产生一对应的第四输出负电压，其中所述的第四输出负电压的驱动能力高于其对 应的所述的第三输出负电压的驱动能力。
26、 根据权利要求25所述的负电压产生器，其特征在于每一第二负电压降 压转换器连接一反冲单元，所迷的反沖单元根据一触发信号驱动其对应的所述的 第二负电压降压转换器，以调整所述的第二负电压降压转换器产生的第四输出负 电压的电压^f立准。
全文摘要
本发明为一种负电压产生器，包含一电流映像单元、一控制单元、一第一电阻、以及一开关单元。电流映像单元接收一第一正电压源的第一正电压与一第二正电压源的第二正电压，且根据一正参考电压与第二正电压来决定如何产生一第一输出电流与一第二输出电流。控制单元接收第二输出电流，并根据一负电压源产生的负电压的电压变动量来产生一控制信号。第一电阻连接在第二正电压源与一第一输出节点之间。开关单元连接在第一输出节点与负电压源之间，且根据控制信号来决定开关单元的导通状态，以固定流过所述的开关单元的电流、并通过所述的第一输出节点产生一具有固定电压位准的第一输出负电压。
文档编号G11C16/06GK101110257SQ20071008684
公开日2008年1月23日 申请日期2007年3月14日 优先权日2006年7月18日
发明者许人寿 申请人:钰创科技股份有限公司