[发明专利]一种CMOS片上直流负电压产生电路

摘要

本发明提供一种CMOS片上直流负电压产生电路，包括充电单元、时钟单元、电荷泵单元、输出单元和电荷存储单元；所述充电单元用于向所述电荷泵单元充电，所述时钟单元用于向所述电荷泵单元提供所需时钟信号，所述电荷泵单元用于产生幅度大小等于正电源电压的负脉冲电压，所述输出单元用于把所述电荷泵单元产生的负脉冲电压转换成直流负电压，该直流负电压的大小等于正电源电压，所述电荷存储单元用于存储被所述电荷泵单元带到负电位的电荷，同时使所述输出单元输出的直流负电压在CMOS芯片工作过程中保持稳定。本发明提供的CMOS片上直流负电压产生电路，很好地解决了在CMOS芯片单一直流正电源供电的情况下，在芯片内部产生直流负电压的问题。

主权项

一种CMOS片上直流负电压产生电路，其特征在于，包括充电单元、时钟单元、电荷泵单元、输出单元和电荷存储单元；其中，所述充电单元，用于向所述电荷泵单元充电；所述时钟单元，用于向所述电荷泵单元提供所需时钟信号；所述电荷泵单元，用于产生幅度大小等于正电源电压的负脉冲电压；所述输出单元，用于把所述电荷泵单元产生的负脉冲电压转换成直流负电压，该直流负电压的大小等于正电源电压；所述电荷存储单元，用于存储被所述电荷泵单元带到负电位的电荷，同时使所述输出单元输出的直流负电压在CMOS芯片工作过程中保持稳定；其中，所述电荷泵单元由第一电容器和第二电容器构成，所述第一电容器的上极板连接所述时钟单元输出的第一时钟信号CK1，所述第二电容器的上极板连接所述时钟单元输出的第二时钟信号CK2，所述第一电容器的下极板连接所述充电单元中第一PMOS晶体管的源极，所述第二电容器的下极板连接所述充电单元中第二PMOS晶体管的源极；所述第一电容器的上极板和下极板之间并联有第三PMOS晶体管，所述第二电容器的上极板和下极板之间并联有第四PMOS晶体管；所述第三PMOS晶体管的源极和栅极连接所述第一电容器的上极板，漏极连接所述第一电容器的下极板，衬底连接直流正电源电压VCC；所述第四PMOS晶体管的源极和栅极连接所述第二电容器的上极板，漏极连接所述第二电容器的下极板，衬底连接直流正电源电压VCC；所述充电单元由一对交叉耦合的第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管构成，所述第一PMOS晶体管的源极连接第二PMOS晶体管的栅极，所述第二PMOS晶体管的源极连接第一PMOS晶体管的栅极，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的漏极均接地GND，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的衬底均连接直流正电源电压VCC，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的源极分别连接所述电荷泵单元，在电路工作过程中轮流给所述电荷泵单元充电；所述输出单元由一对交叉耦合的第一深阱NMOS晶体管和第二深阱NMOS晶体管构成，所述第一深阱NMOS晶体管的漏极连接所述第二深阱NMOS晶体管的栅极，所述第二深阱NMOS晶体管的漏极连接第一深阱NMOS晶体管的棚极，所述第一深阱NMOS晶体管的衬底与其源极连接在一起，所述第二深阱NMOS晶体管的衬底与其源极连接在一起，所述第一深阱NMOS晶体管的源极和第二深阱NMOS晶体管的源极连接在一起构成输出单元的输出端，输出直流负电压VD，所述第一深阱NMOS晶体管和第二深阱NMOS晶体管的漏极分别连接所述电荷泵单元；所述电荷泵单元由第三深阱NMOS晶体管和第四深阱NMOS晶体管构成，所述第三深阱NMOS晶体管的栅极连接所述时钟单元输出的第一时钟信号CK1，所述第四深阱NMOS晶体管的栅极连接所述时钟单元输出的第二时钟信号CK1，所述第三深阱NMOS晶体管的漏极、衬底和源极连接至所述充电单元中第一PMOS晶体管的源极，所述第四深阱NMOS晶体管的漏极、衬底和源极连接至所述充电单元中第二PMOS晶体管的源极；同时，所述电荷存储单元由一大尺寸第五深阱NMOS晶体管构成，所述第五深阱NMOS晶体管的栅极接地，漏极、衬底和源极连接至所述输出单元的输出端。