基于共享技术的电荷泵电路

2 模拟结果

为了验证本文所述电荷泵的性能，采用清华大学微电子所开发的1．4 μm高压工艺参数，用软件HSPICE对其进行了模拟。其中高压NMOS管的阈值电压为0．7 V，高压PMOS管的阈值电压为-0．8V。优化后的耦合电容C1到C6均为12pf，所用的时钟频率为20MHz，电源电压VDD为5．0V。

图5是电荷泵电路的模拟波形图。其中Vwkrk是控制信号，当Vwork为高时，输入时钟CKl和CK2，电荷泵电路开始工作。当Vwork为低时，时钟停止输入，电荷泵电路不工作，只是通过泄放通路把输出端Vnp的电荷泄放到地。从图5可以看到，当Vpe为低时，Vp为-4．8V，而Ve等于5．OV，电荷泵电路的输出电压Vnp等于-3．3V。当Vpe为高时，Vp等于5．0V，而Ve和Vnp的电压一致，最终系统输出电压Vnp等于-8V。而且可以看到，当负高压电荷泵工作一段时间，Vnp达到-5V后，Vsub的电压将由5．0V变为0V，这降低了PMOS管Mp6-Mp8的衬偏效应，使得高压输出端Vnp的波形上出现一个拐点Ncg,而且拐点后的电压下降的速度明显加大并最终达到-8V(其中虚线部分是没有采用衬底电压控制模块时Vnp的波形，其电压最终只能下降到-7V)，这使得电荷泵的增益提高了大约14％。



3 结 论

本文提出一种基于共享技术的电荷泵电路，通过改变两个子电荷泵的串并连接关系，可以在同一个电路中产生所需的两种负高压，从而节省了大约50％的芯片面积。通过一个衬底电压控制模块对电荷泵中PMOS管的衬底电压进行动态控制，使电荷泵的增益提高了大约14％。该电路特别适用于需要两种以上负高压以完成编程和擦除操作的快闪存储器。