[发明专利]基于变容二极管的电荷泵

说明书

技术领域

【0001】本发明涉及电荷泵，并具体涉及用于如可编程集成电路之类的集成电路的基于变容二极管的电荷泵电路。

背景技术

【0002】集成电路通常具有多个电源管脚和数据管脚。集成电路的数据管脚用于接收来自其它集成电路和其它信号源的输入信号。集成电路的数据管脚还被用于向连接到该集成电路的元件提供输出信号。电源管脚用于向集成电路提供电源电压。在一个典型的数字集成电路中，电源管脚可用于接收0伏的地电源电压、1.0伏的逻辑级电源电压以及2.5伏的升高电源电压。

【0003】电路设计者努力于更有效率的利用电源管脚。增加集成电路的电源管脚存在阻力，甚至特定的电路设计需要的电源电压不易从现有的电源管脚获得。当集成电路增加额外的电源管脚，集成电路管芯必须被增大以容纳额外的电源管脚或将已有的数据管脚转换为电源管脚。增大集成电路管芯的尺寸是昂贵的并且减少器件的产量。同时，通常并不期望将数据管脚转换为电源管脚，因为这将减少可用于输入和输出操作的管脚的数量而且可能需要集成电路在比所必须的速度更慢的速度下工作。

【0004】为了避免采用额外的电源管脚，电路设计者采用片上电压产生电路，从而从可获得的标准电源电压中生成新的电源电压。举例来说，如果需要-0.5伏的新电源电压，片上电压产生器可以用于从已存在的电源管脚中获得的标准地电源管脚和正电源电压中产生该电压。通过采用片上电路产生新的电源电压，不需要采用额外的电源管脚以获得该新的电源电压。由于不需要外部生成该新的电源电压，系统设计任务也得到简化。

【0005】片上电压产生器的通常形式是基于电荷泵电路的。电荷泵包括多个级。电荷泵中的级由时钟信号的真实的和互补的形式驱动。时钟信号的大小影响电荷泵的效率。在使用相对低电压的时钟信号的环境中，电荷泵的效率降低。

【0006】因此需要提供能够在低电压时钟信号的情况下在例如可编程集成电路的集成电路中高效率运行的电荷泵。

发明内容

【0007】根据本发明，提供了一种电荷泵电路。电荷泵电路可用在任何合适的集成电路上，如可编程集成电路。

【0008】电荷泵电路可具有多个级。每级可由一个二极管和一个电容组成。电荷泵电路中的振荡器和控制电路可产生时钟信号。时钟信号可施加在电容上。电荷泵电路可生成输出电压。一个电压调整器可用于调节来自电荷泵的输出电压。

【0009】集成电路可包含产生静态控制信号的可编程元件。控制信号可用于调节振荡器、控制电路和电压调整器。

【0010】电容器可基于可改进性能的变容二极管，尤其是当使用低电压时钟信号时的可改进性能的变容二极管。

【0011】本发明的进一步特征，它的性能和各种优点将参考附图和下述详细说明得以明晰。

附图说明

【0012】图1是根据本发明的一个实施例的示例性可编程集成电路的示意图。

【0013】图2是根据本发明的一个实施例的示例性电荷泵电路的电路图。

【0014】图3是根据本发明的一个实施例的示例性负电荷泵电路的示意图。

【0015】图4是根据本发明的一个实施例的示例性正电荷泵电路的示意图。

【0016】图5、6、7、8和9是根据本发明的一个实施例的示出了图3中所示类型的电荷泵如何产生输出电压的时序图。

【0017】图10是比较金属氧化物半导体晶体管电容器和变容二极管电容器的电容作为施加电压的函数的变化的图表。

【0018】图11和12是根据本发明的一个实施例的可用于构成电荷泵电路中的电容器的变容二极管的示意性横截面图。

具体实施方式

【0019】本发明涉及电荷泵电路和具有电荷泵电路的集成电路。应用电荷泵电路的集成电路可是任何合适的集成电路，如微处理器，数字信号处理器或专用集成电路。应用电荷泵电路的集成电路还可以是可编程集成电路。可编程集成电路的示例包括可编程逻辑器件(有时也被称为现场可编程门阵列)和具有可编程电路但并不被称为可编程逻辑器件的集成电路，如包括可编程电路的微处理器、数字信号处理器或专用集成电路。

【0020】电荷泵电路有时被描述在本文的上下文中的可编程电路如作为一个示例的可编程逻辑器件中。可编程逻辑器件集成电路和其它可编程集成电路可通常采用配置数据来定制。在一般情况下，逻辑设计者在设计所需要的逻辑电路中采用计算机辅助设计(CAD)系统。计算机辅助设计系统采用可编程电路的硬件容量中的信息来产生配置数据。