一种电荷泵电路的制作方法

本发明涉及一种电荷泵电路，属于电路与系统技术领域。

背景技术：

随着非易失性存储器的广泛应用，实现数据的写入和擦除需要远高于电源电压的工作电压，电荷泵电路可实现将较低的电源电压提升至较高的工作电压。传统的交叉耦合电荷泵电路存在反向损耗问题，反向损耗是在时钟信号变化时，mos管出现同时导通，而引起的电荷泄露现象。而且传统电荷泵电路存在可承受的最大输出电压受到mos管的衬底二极管反向击穿电压限制的问题。

技术实现要素：

针对上述传统交叉耦合电荷泵存在的反向损耗问题和多级电荷泵存在的最大输出电压受到mos管的衬底二极管反向击穿电压限制问题，本发明提供了一种电荷泵电路，采用多相位时钟控制的全nmos型电荷泵电路，有效避免了反向损耗的产生，改善了电荷泵的工作效率和电流驱动能力；其中电荷泵电路中nmos管的衬底端可统一连接至特定电位，使得衬底二极管的反向击穿电压增大，从而提升电荷泵可承受的最大输出电压。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种电荷泵电路，其特征在于，包括级数至少为1级的多级电荷泵，各级电荷泵由电容和nmos管组成。

作为本发明的一种改进，所述nmos管为深n阱型nmos管。

作为本发明的一种改进，所述nmos管衬底端统一连接至特定电位，或者连接到其源极。

作为本发明的一种改进，所述电路包括第一nmos管m1、第二nmos管m2、第三nmos管m3、第四nmos管m4、第五nmos管m5、第六nmos管m6、第七nmos管m7、第八nmos管m8、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6和输出电容cout；所述第一电容c1的一端连接时钟信号clk1，另一端连接第二nmos管m2的漏极和第八nmos管m8的源极；所述第二电容c2的一端连接第二时钟信号clk2，另一端连接第一nmos管m1的漏极和第七nmos管m7的源极；所述第三电容c3的一端连接第三时钟信号clk3，另一端连接第一nmos管m1的栅极、第三nmos管m3的漏极和第四nmos管m4的栅极和第六nmos管m6的栅极；所述第四电容c4的一端连接第四时钟信号clk4，另一端连接第二nmos管m2的栅极、第三nmos管m3的栅极和第四nmos管m4的漏极和第五nmos管m5的栅极；所述第五电容c5的一端连接第五时钟信号clk5，另一端连接第五nmos管m5的漏极和第八nmos管m8的栅极；第六电容c6的一端连接第六时钟信号clk6，另一端连接第六nmos管m6的漏极和第七nmos管m7的栅极；所述第一nmos管m1的源极、第二nmos管m2的源极、第三nmos管m3的源极、第四nmos管m4的源极、第五nmos管m5的源极和第六nmos管m6的源极连接输入信号vin；所述第七nmos管m7的漏极连接第八nmos管m8的漏极并输出信号vout；所述输出电容cout的一端连接地，另一端连接第七nmos管m7的漏极。

相对于现有技术，本发明的优点如下：1)该方案采用的不同相位时钟信号控制电荷泵电路，从而避免了反向损耗问题，提升工作效率和电流驱动能力；2)该方案采用统一的深n阱型nmos管构成电荷泵电路，nmos管的衬底端可统一连接至特定电位，使得衬底二极管的反向击穿电压增大，从而提升电荷泵可承受的最大输出电压。

附图说明

图1是衬底端连接至特定电位的电荷泵电路的结构示意图；

图2是衬底端连接到源极的电荷泵电路的结构示意图；

图3是本发明中不同相位的输入时钟信号波形示意图；

图4是本发明中衬底端连接到特定电位的深n阱型nmos管的立体结构横截面图示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明进行详细描述。

实施例：一种电荷泵电路，本发明中，所述的衬底端单独连接的电荷泵电路如图1所示，其包括第一nmos管m1、第二nmos管m2、第三nmos管m3、第四nmos管m4、第五nmos管m5、第六nmos管m6、第七nmos管m7、第六nmos管m6、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6和输出电容cout；其中，所述第一电容c1的一端连接第一时钟信号clk1，另一端连接第二nmos管m2的漏极和第八nmos管m8的源极；所述第二电容c2的一端连接第二时钟信号clk2，另一端连接第一nmos管m1的漏极和第七nmos管m7的源极；所述第三电容c3的一端连接第三时钟信号clk3，另一端连接第一nmos管m1的栅极、第三nmos管m3的漏极和第四nmos管m4的栅极和第六nmos管m6的栅极；所述第四电容c4的一端连接第四时钟信号clk4，另一端连接第二nmos管m2的栅极、第三nmos管m3的栅极和第四nmos管m4的漏极和第五nmos管m5的栅极；所述第五电容c5的一端连接第五时钟信号clk5，另一端连接第五nmos管m5的漏极和第八nmos管m8的栅极；第六电容c6的一端连接第六时钟信号clk6，另一端连接第六nmos管m6的漏极和第七nmos管m7的栅极；所述第一nmos管m1的源极、第二nmos管m2的源极、第三nmos管m3的源极、第四nmos管m4的源极连接输入信号vin；所述第七nmos管m7的漏极连接第八nmos管m8的漏极并输出信号vout；所述输出电容cout的一端连接地，另一端连接第七nmos管m7的漏极；所述第一nmos管m1的衬底端、第二nmos管m2的衬底端、第三nmos管m3的衬底端、第四nmos管m4的衬底端、第五nmos管m5的衬底端、第六nmos管m6的衬底端、第七nmos管m7的衬底端和第八nmos管m8的衬底端连接输入信号v1。

本发明中，所述的衬底端与源极连接的电荷泵电路如图2所示，其包括第一nmos管m1、第二nmos管m2、第三nmos管m3、第四nmos管m4、第五nmos管m5、第六nmos管m6、第七nmos管m7、第六nmos管m6、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6和输出电容cout；其中，所述第一电容c1的一端连接第一时钟信号clk1，另一端连接第二nmos管m2的漏极和第八nmos管m8的源极与衬底端；所述第二电容c2的一端连接第二时钟信号clk2，另一端连接第一nmos管m1的漏极和第七nmos管m7的源极与衬底端；所述第三电容c3的一端连接第三时钟信号clk3，另一端连接第一nmos管m1的栅极、第三nmos管m3的漏极、第四nmos管m4的栅极和第六nmos管m6的栅极；所述第四电容c4的一端连接第四时钟信号clk4，另一端连接第二nmos管m2的栅极、第三nmos管m3的栅极、第四nmos管m4的漏极和第五nmos管m5的栅极；所述第五电容c5的一端连接第五时钟信号clk5，另一端连接第五nmos管m5的漏极和第八nmos管m8的栅极；第六电容c6的一端连接第六时钟信号clk6，另一端连接第六nmos管m6的漏极和第七nmos管m7的栅极；所述第一nmos管m1的源极与衬底端、第二nmos管m2的源极与衬底端、第三nmos管m3的源极与衬底端、第四nmos管m4的源极与衬底端、第五nmos管m5的源极与衬底端和第六nmos管m6的源极与衬底端连接输入信号vin；所述第七nmos管m7的漏极连接第八nmos管m8的漏极并输出信号vout；所述输出电容cout的一端连接地，另一端连接第七nmos管m7的漏极。

如图3所示是本发明中不同相位的输入时钟信号，其中所述第一时钟信号clk1、第二时钟信号clk2、第二时钟信号clk3和第四时钟信号clk4的高电平为电源电压vdd，低电平电位为地；所述第五时钟信号clk5和第六时钟信号clk6的高电平为电源电压的2倍(即2vdd)，低电平为地；所述第一时钟信号clk1与第二时钟信号clk2同处于低电平的时间为tc，第三时钟信号clk3与第四时钟信号clk4同处于低电平的时间为tnop1，第五时钟信号clk5与第六时钟信号clk6同处于低电平的时间为tnop2，并且tnop2>tnop1>tc。在时间段tc内，多相位电荷泵电路中mos管均处于截止状态，有效避免了电荷泵出现反向损耗。

如图4所示是本发明中衬底端连接到特定电位的深n阱型nmos管的立体结构的横截面图，其中二极管d1为nmos管衬底端b与p型衬底形成的二极管，二极管d2位nmos管衬底端b与其源极s形成的二极管。该连接方式使得mos管的衬底二极管的击穿电压变为二极管d1和二极管d2的反向击穿电压之和，从而提升电荷泵可承受的最大输出电压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。