一种应用于soi cmos射频开关的控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集成电路技术领域，尤其是一种应用于SOI CMOS射频开关的控制电路。
【背景技术】
[0002]在无线通信收发机中，高性能的开关用于发射通路和接收通路信号选择，其插入损耗，功率容量等性能直接制约着整个系统的输出功率、噪声系数等性能。在移动终端应用中SOI CMOS工艺具有与GaAs工艺相媲美的性能，并且由于采用SOI CMOS工艺可以集成逻辑和控制器等电路，并且表现出更好的ESD性能，所以在高性能的射频开关中广泛采用SOICMOS工艺。而在高性能的SOI CMOS射频开关控制中往往需要负电压来给射频开关管提供通断控制，如何产生一个简单可靠的负电压是产品设计的一个关键问题。
[0003]实现负电压的方案有很多种，常见的有:电荷泵、DC-DC、电源模块等。因为电荷泵电源芯片体积小、效率高，目前在市场上得到广泛的应用。电荷泵电路利用时钟脉冲来控制开关阵列以此来控制电容的充放电，将能量由输入端高效传输给负载；它以电容作为能量存储和传输的载体，不需使用电感，因而电磁干扰小。电荷泵电路采用的MOSFET器件具有尺寸小，成本低，开关速度快，损耗最低等特点。
[0004]一种能产生负电压的电荷泵电路如图1所示，该电荷泵的主要特点是当时钟信号CLK处于高电势且时钟信号CLK’处于低电势时，飞电容Cflyl上的电荷被传输到所述负电压输出端0UTCP，且当所述的时钟信号CLK处于低电势且时钟信号CLK’处于高电势时，飞电容Cfly2上的电荷被传输到所述负电压输出端0UTCP。但是这种电路的主要缺点是输出负电压所需的时间较长，且正常工作时电路中的稳态电流较大。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的目的是:提供一种能快速启动、正常工作状态下功耗低且输出负电压波纹小的负电压电荷泵电路。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种双输出电荷泵电路由四个PM0S/NM0S开关对、四个时钟信号、四个反相器、六个电容和一个电阻组成。其中四个PMOS/NMOS开关对分别是第一 P型场效应晶体管和第二 N型场效应晶体管组成的开关对、第三P型场效应晶体管和第四N型场效应晶体管组成的开关对、第五P型场效应晶体管和第六N型场效应晶体管组成的开关对、第七P型场效应晶体管和第八N型场效应晶体管组成的开关对。所述的第一 P型场效应晶体管、第三P型场效应晶体管、第五P型场效应晶体管和第七P型场效应晶体管的源极分别与大地相连；
所述第二 N型场效应晶体管和第八N型场效应晶体管的源极分别经第一电阻与电荷泵输出端OUTCP相连；电荷泵输出端OUTCP经第三电容与大地相连；
所述第四N型场效应晶体管和第六N型场效应晶体管的源极分别经第四电容与大地相连； 所述第一反相器的输入端与第一时钟信号相连，第一反相器的输出端经第一飞电容分别与第一 P型场效应晶体管的漏极和第二 N型场效应晶体管的漏极相连；
所述第二反相器的输入端与第三时钟信号相连，第二反相器的输出端经第一电容分别与第一 P型场效应晶体管、第二 N型场效应晶体管、第三P型场效应晶体管和第四N型场效应晶体管的栅极相连，同时第五P型场效应晶体管和第六N型场效应晶体管的漏极分别于第一 P型场效应晶体管、第二 N型场效应晶体管的栅极相连；
所述第三反相器的输入端与第二时钟信号相连，第三反相器的输出端经第二电容分别与第五P型场效应晶体管、第六N型场效应晶体管、第七P型场效应晶体管和第八N型场效应晶体管的栅极相连，同时第三P型场效应晶体管和第四N型场效应晶体管的漏极分别于第五P型场效应晶体管、第六N型场效应晶体管的栅极相连；
所述第四反相器的输入端与第四时钟信号相连，第四反相器的输出端经第二飞电容分别与第七P型场效应晶体管的漏极和第八N型场效应晶体管的漏极相连。
[0007]进一步，一种双输出电荷泵电路包括四个NMOS开关管、四个二极管、四个时钟信号、四个反相器、六个电容和一个电阻。所述的第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管的阴极分别与大地相连；
所述第一 N型场效应晶体管和第四N型场效应晶体管的源极分别经第一电阻与电荷泵输出端OUTCP相连；电荷泵输出端OUTCP经第三电容与大地相连；
所述第二 N型场效应晶体管和第三N型场效应晶体管的源极分别经第四电容与大地相连；
所述第一反相器的输入端与第一时钟信号相连，第一反相器的输出端经第一飞电容分别与第一二极管的阳极和第一 N型场效应晶体管的漏极相连；
所述第二反相器的输入端与第三时钟信号相连，第二反相器的输出端经第一电容分别与第一 N型场效应晶体管和第二 N型场效应晶体管的栅极相连，同时第三N型场效应晶体管的漏极和第三二极管的阳极分别于第一 N型场效应晶体管、第二 N型场效应晶体管的栅极相连；
所述第三反相器的输入端与第二时钟信号相连，第三反相器的输出端经第二电容分别与第三N型场效应晶体管和第四N型场效应晶体管的栅极相连，同时第二 N型场效应晶体管的漏极和第二二极管的阳极分别于第三N型场效应晶体管、第四N型场效应晶体管的栅极相连；
所述第四反相器的输入端与第四时钟信号相连，第四反相器输出端经第二飞电容分别与第四二极管的阳极和第四N型场效应晶体管的漏极相连；
所述的第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号和第四时钟信号交替在高电势状态和低电势状态之间切换。
[0008]进一步，所述的第一时钟信号和第二时钟信号在低电势时，第三时钟信号和第四时钟信号对应为高电势。
[0009]进一步，所述的第一反相器和第四反相器的电源电压Vddl比第二反相器和第三反相器的电源电压Vdd低。
[0010]进一步，所述的第一反相器和第四反相器的电源电压Vddl在第二反相器和第三反相器的电源电压Vdd的基础上引入一个MOS 二极管进行降压。
[0011]本发明所实现的效果是:通过引入负电压对SOI CMOS射频开关进行控制，可以保证射频开关管在大射频信号条件下能处于很好的关闭状态，从而改善射频开关的线性和隔离度。本发明的能产生负电压的电荷泵能快速启动，在较短时间内建立起稳定的负电压输出，在负压处于稳定输出状态下，电路内部的稳态电流较小，同时输出负电压具有更小的纹波。但是，本发明通过增加电荷泵核心器件的面积减小了电荷泵的启动时间，其代价是电路的设计更加复杂，且电荷泵启动时的瞬态电流增大；同时本发明采用的是开环架构，其对输出的负电压不能实现很精确的控制，且在输出端需要采用较大的滤波电容。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0013]图1为现有的一种负电压电荷泵的电路原理图；
图2为本发明的一种应用于SOI CMOS射频开关控制电路结构框图；
图3为本发明的一种应用于SOI CMOS射频开关控制电路的负电压电荷泵第一实施例的电路原理图；
图4为本发明的一种应用于SOI CMOS射频开关控制电路的负电压电荷泵第二实施例的电路原理图；
图5为本发明的一种应用于SOI CMOS射频开关控制电路的负电压电荷泵第三实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]参照图2，一种应用于SOI CMOS射频开关的控制电路包括带隙基准电路，低压差线性稳压器、环形振荡器、反相器I1、反相器12、非交叠时钟产生电路、电荷泵及电平转换电路。所述带隙基准电路与低压差线性稳压器相连，低压差线性稳压器的输出端与电荷泵相连，环形振荡器的输出端经反相器Il与反相器12的输入端相连，反相器Il和反相器12的输出端与非交叠时钟产生电路的输入端相连，非交叠时钟产生电路的四个输出端与电荷泵的输入端相连，电荷泵的输出端OUTCP经过电平转换电路对射频开关进行控制。
[0015]其中，带隙基准电路为低压差线性稳压器提供一个基准电压，低压差线性稳压器则为电荷泵提供电源，在电荷泵电路中引入非交叠时钟产生电路来降低整体电路的功率消耗，同时也能有效降低噪声和对电容的要求。本发明所引入的非交叠时钟产生电路产生四个时钟信号，分别是CLK1、CLK2、CLK3和CLK4，其中CLKl和CLK2为交叠时钟信号、CLK3和CLK4为交叠时钟信号，CLKl和CLK3为非交叠时钟信号。
[0016]参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述的电荷泵电路包括四个PM0S/NM0S开关对、四个时钟信号、四个反相器、六个电容和一个电阻。其中四个PM0S/NM0S开关对分别是第一 P型场效应晶体管Ml和第二 N型场效应晶体管M2组成的开关对、