一種低壓開(kāi)關(guān)電荷泵的設計

外加編程電壓VP，結點(diǎn)2直接被拉到V2o=VP-VTH1，初始時(shí)ctrl端為0，N4管關(guān)斷，結點(diǎn)4抬高，P2管關(guān)斷，此時(shí)結點(diǎn)6為VDO，N5管開(kāi)啟，因此結點(diǎn)3被拉低，N2管關(guān)斷，同時(shí)N3打開(kāi)編程結點(diǎn)7被拉到地。當Ctrl為高，clock為固定周期的方波信號時(shí)，電荷泵開(kāi)始工作，此時(shí)結點(diǎn)4被拉低，P2管導通，同時(shí)結點(diǎn)6為低，N5管關(guān)斷，因此結點(diǎn)3的電壓等于結點(diǎn)2的電壓，同時(shí)N3管關(guān)斷，編程結點(diǎn)被釋放出來(lái)。第一個(gè)周期結點(diǎn)5從0變化到VDD時(shí)，令結點(diǎn)2的寄生電容為CS，結點(diǎn)2的電壓被拉到
V21=VDD×C1／(C1+CS)+VP-VTH1 (8)
當結點(diǎn)5從VDD到0時(shí)，結點(diǎn)2的電壓又被拉到V2o=VP-VTH1。在編程過(guò)程中結點(diǎn)2的電壓一直在兩個(gè)電壓內來(lái)回跳變，即結點(diǎn)3的電壓也在兩個(gè)電壓之間來(lái)回跳變。要使編程電壓VP完全傳遞到編程結點(diǎn)，結點(diǎn)3的最大電壓至少大于編程電壓VP一個(gè)閾值電壓，即
V2PEAKmax=V3PEAK≥VP+VTH2 (9)
從上面公式可知，該電荷泵結點(diǎn)2電壓峰值只需要比編程電壓提高一個(gè)閾值電壓，這基本解決了兩閾值電荷泵的第二個(gè)問(wèn)題，同時(shí)峰值電壓降低一個(gè)閾值電壓N1，N2的體效應相對兩閾值電荷泵更低，第一個(gè)問(wèn)題也得到了一定程度上的優(yōu)化。
在編程電壓為7V，工作電壓為3．3V時(shí)單閾值開(kāi)關(guān)電荷泵的仿真結果如圖4所示。

仿真結果顯示，該電路的峰值電壓只高于編程電壓1．593V，此時(shí)7V的編程電壓可以完全傳到編程結點(diǎn)。

3 結束語(yǔ)
本文設計的應用于亞微米或者深亞微米的只讀存儲器的單閾值電荷泵解決了兩閾值電荷泵產(chǎn)生的內部高壓結點(diǎn)的威脅，同時(shí)也在改善了因體效應變化使編程電壓出現傳輸損失的問(wèn)題。電路結構在臺積電0．35微米的工藝得到仿真驗證。