专利名称：高性能、高可靠性负电压产生电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及集成电路领域的一种负电压产生电路。
技术背景随着集成电路行业的发展，人们对芯片的性能要求越来越高。在芯片的应 用过程中，人们希望芯片外围元器件越少越好，这样电路性能受外界环境影响 小，系统较稳定。当电路系统中需要一个负电源时，传统的实现方法有两类 第一类是采用外部的振荡器、反向器以及一些电容和二极管来实现；第二类是采用专用的电源转换器芯片或者电荷泵电压反转器芯片来实现。 从传统的两类方法可以看出，第一类外围器件过多，电路性能受外界环境影响大，系统可靠性和稳定性不足；第二类采用专用芯片，虽然性能优于第一 类，但成本过高。实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的就在于提供一种电路，该电路能够产生稳定 可靠并且带负载能力很强的负电压，同时又不能增加成本。 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种高性能、高可靠性负电压产生电路，包括一振荡器，一二极管， 一放 电模块和第一、第二电容，其特征在于所述振荡器输出的时钟信号经一稳压管 稳压后输出。所述第一电容的一端与所述二极管的负极连接，第一电容的另一端与振荡 器的时钟信号输出端连接，所述二极管的正极与接地端之间连接第二电容，所 述二极管的正极作为负电压产生电路的输出端。所述负电压产生电路的输出端与接地端之间连接另一二极管。 所述振荡器的时钟信号输出端和接地端之间连接放电模块。所述放电模块为一受控的放电通路，当振荡器的内部电容充电的时候，该 受控的放电通路处于放电状态，当振荡器的内部电容放电的时候，该受控的放 电通路被关闭。所述稳压管连接在振荡器的时钟信号输出端和接地端之间。所述第一电容的一端与所述二极管的负极形成第一电连接端，第一电容的 另一端与振荡器的时钟信号输出端连接形成第二电连接端，所述二极管的正极 与接地端之间连接第二电容，所述二极管的正极作为负电压产生电路的输出端， 该负电压产生电路的输出端与接地端之间连接另一二极管，振荡器的时钟信号 输出端和接地端之间连接放电模块，所述振荡器、稳压管、放电模块和两个二 极管集成在一芯片内部，所述第一、第二电连接端和负电压产生电路的输出端 作为该芯片的三个管脚，第一、第二电容通过该三个管脚在芯片外部实现连接。 '与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于本实用新型将传统位于负电压产生电路输出端的稳压管移至振荡器的时钟 信号输出端，使产生的负电压稳定可靠，受外部负载影响小，驱动能力强，在 较宽的工作范围内均能稳定工作，可靠性高。本实用新型还提出一种方案，将 通过芯片外围实现的重要元器件集成到芯片内部，从而使整个系统电路简化， 容易实现，面积小，成本低，性能好。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的阐述。附图1为本实用新型所述高性能、高可靠性负电压产生电路的原理图；附图2为本实用新型的一应用电路框图。
具体实施方式
如图1所示， 一种高性能、高可靠性负电压产生电路，包括振荡器、受控 的放电通路、稳压管、第一电容C1、第二电容C2和二极管D1、 D2。其中振荡 器、受控的放电通路、稳压管和二极管Dl、 D2集成在一芯片内部，该芯片与 负电压产生电路相关的三个管脚CN1 、 CN2和COUT分别取自二极管D2的负 极、振荡器的时钟信号输出端和二极管D2的正极。第一电容C1在芯片的外部 实现，其两端分别与芯片的管脚CN1、 CN2连接。第二电容C2也在芯片的外 部实现，连接在芯片的管脚COUT和接地端之间。稳压管负极与管脚CN2连接，其正极接地。图1中稳压管与振荡器的另一连接表示当振荡器内部电容充电的时候(包括充电结束但放电之前)，稳压管有电流流过，即工作在稳压状态；当振荡器内部电容放电的时候，管脚CN2被很快放电，此时稳压管不工作。受控的放电通路连接在管脚CN1和接地端之间，当振荡器内部电容充电的时候，该受控的放电通路处于放电状态；当振荡器内部电容放电的时候，该受 控的放电通路被关闭。二极管D2的负极与管脚CN1连接，其正极与管脚COUT连接，作为该负 电压产生电路的输出端。二极管Dl的正极与管脚COUT连接，其负极连接接 地端。当振荡器工作时，管脚CN2输出0 4.0V的方波，由于第一电容C1两端的 电压不能突变，以及受控的放电通路的共同作用，管脚CN1输出-3.8V 0的方 波；管脚CN1的方波经过二极管D2后，由二极管D1和第二电容C2共同作用， 管脚COUT得到-3.0V的负电压。管脚COUT的负电压可以当作负电源给芯片内部供电，同时还可以带一定 的外部负载。带外部负载时，稳压管对系统的稳定性起到了关键的作用。如果 没有稳压管，管脚COUT的负电压在带与不带负载时的电平有较大差异，引入 稳压管的作用就是将振荡源端即管脚CN2处的电压稳定在4.0V左右，从而可以 保证管脚COUT处的负电压稳定在-3.0V。下面介绍本实用新型的一应用实例。将本实用新型所述高性能、高可靠性负电压产生电路应用在一需要负电源 单电源供电的电路中，电路框图如图2所示。该电路采用单电源供电，主要功能是为外部的场效应管(FET)提供偏置和 22KHZ包络检测。该电路中，使用负电压的原因有二其一，外部的FET采用 耗尽型的管子，因此需要相对于地的负电压来驱动FET的栅极从而得到相应的 漏极电流；其二， 22KHZ包络检测电路需要一个负电源。图2 (c)所示，为本实用新型所述高性能、高可靠性负电压产生电路框图， 第一电容Cl和第二电容C2是整个负电压产生电路的一部分，在芯片外围实现， 电路其他元件集成在芯片内部。依据图1的电路原理，在宽工作电压范围 (5V 10V)内，电路输出负电压COUT。在稳压管的作用下，负电压COUT可 A为芯片外部的FET管Qn提供偏置，同时为芯片内其他电路提供负电源，还可以外接一定的负载。如图2 (b)所示，产生的负电压COUT用于为外部的FET管Qn提供偏置。 根据控制信号的不同，外部的FET管工作在开或关的状态。当FET管的栅极 Gn电压为-3V左右时，其工作在开的状态，漏极Dn有电流产生；当FET管的栅 极Gn电压为0.75V左右时，其工作在关的状态，漏极Dn也有电流，但处于开路 状态。图2 (a)示出将负电压COUT用于22KHZ包络检测电路，提供包络检测 电路所需负电源。低噪声降频信号经过滤波和检测比较后，根据电压控制信号 的不同，在输出端产生不同的输出信号，低电平输出为-2.7V左右，高电平输出 为3V左右。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施 方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉 本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同 范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述 的图例。
权利要求1.一种高性能、高可靠性负电压产生电路，包括一振荡器，一二极管，一放电模块和第一、第二电容，其特征在于所述振荡器输出的时钟信号经一稳压管稳压后输出。
2. 如权利要求1所述的高性能、高可靠性负电压产生电路，其特征在于所 述第一电容的一端与所述二极管的负极连接，第一电容的另一端与振荡器的时 钟信号输出端连接，所述二极管的正极与接地端之间连接第二电容，所述二极 管的正极作为负电压产生电路的输出端。
3. 如权利要求2所述的高性能、高可靠性负电压产生电路，其特征在于所 述负电压产生电路的输出端与接地端之间连接另一二极管。
4. 如权利要求2所述的高性能、高可靠性负电压产生电路，其特征在于所 述振荡器的时钟信号输出端和接地端之间连接放电模块。
5. 如权利要求4所述的高性能、高可靠性负电压产生电路，其特征在于所 述放电模块为一受控的放电通路，当振荡器的内部电容充电的时候，该受控的 放电通路处于放电状态，当振荡器的内部电容放电的时候，该受控的放电通路 被关闭。
6. 如权利要求1所述的高性能、高可靠性负电压产生电路，其特征在于所 述稳压管连接在振荡器的时钟信号输出端和接地端之间。
7. 如权利要求1所述的高性能、高可靠性负电压产生电路，其特征在于所 述第一电容的一端与所述二极管的负极形成第一电连接端，第一电容的另一端 与振荡器的时钟信号输出端连接形成第二电连接端，所述二极管的正极与接地 端之间连接第二电容，所述二极管的正极作为负电压产生电路的输出端，该负 电压产生电路的输出端与接地端之间连接另一二极管，振荡器的时钟信号输出 端和接地端之间连接放电模块，所述振荡器、稳压管、放电模块和两个二极管 集成在一芯片内部，所述第一、第二电连接端和负电压产生电路的输出端作为 该芯片的三个管脚，第一、第二电容通过该三个管脚在芯片外部实现连接。
专利摘要本实用新型公开一种高性能、高可靠性负电压产生电路，包括一振荡器，一二极管，一放电模块和第一、第二电容，其特征在于所述振荡器输出的时钟信号经一稳压管稳压后输出。本实用新型还提出一种方案，将传统负电压产生电路中在芯片外围实现的重要元器件集成到芯片内部。本实用新型产生的负电压稳定可靠，受外部负载影响小，驱动能力强，在较宽的工作范围内均能稳定工作，可靠性高。本实用新型使系统电路简化，容易实现，面积小，成本低，性能好。
文档编号H01L25/00GK201118441SQ200720175879
公开日2008年9月17日 申请日期2007年9月14日 优先权日2007年9月14日
发明者石万文, 雷红军 申请人:苏州市华芯微电子有限公司