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一种低压开关电荷泵的设计

作者: 时间:2011-09-20 来源:网络 收藏

第i个周期,结点2和结点3的电压V2i,V3i分别为:
c.JPG
V2i和V3i不断升高,当V3i高于VP一个阈值电压时,编程电压VP被完全传送到编程结点。
但随着震荡周期数的增加,VTH2i,VTH1i的值增大。当进入稳态且VP能完整传递到编程结点,结点2,3的电压峰值达到最大,用V2PEKAmax,V3PEKAmax分别表示。此时N1,N2,N3管的体效应最大,其阈值电压达到最大值,用VTH1max,VTH2max,VTH3max分别表示。为了使编程高压VP完全传到编程结点,则
V2PEKAmax≥VTH2max+VTH3max+VP (6)
随着工艺尺寸的缩小,工作电压VDD,栅源击穿电压BVGS,源漏击穿电压BVDS,源衬底PN结击穿电压BVSB都降低。设计两阈值损失时将会遇到以下两个严重甚至无法解决的问题:
问题一:因VTH2i,VTH1i变大,如果在第i个周期时
C1×VDD/(C1+CS)-VTH2i-VTH1i0 (7)
则结点2抬升的电压无法维持两个阈值损失,此时传到编程结点的编程电压VBLVP。
问题二:若在工作过程中,V2i>BVGS,栅氧击穿;V2i>BVSB,N+/PWELL的PN结击穿。
1.2 传统的两阈值电荷泵的仿真结果和问题分析
将传统的两阈值电荷泵在TSMC 0.35μm的CMOS工艺上,我们假设VP为7V,工作电压为3.3V仿真结果如图2所示。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/187314.htm

f.JPG


此时在40μs的时间,VBL上升到5.423V,编程电压VP出现1.577V的电压损失,此时内部高压结点电压已经达到9.681V。根据实际的仿真,两阈值开关电荷泵至少工作在VDD=5V下才能将VP完全传递到编程结点。如果外加VDD小于4V时,在某个周期里结点2抬升的电压已经无法维持两个阈值损失,传送的编程电压不再继续抬升而出现损失。并且在4V的VDD下,结点2的电压峰值达到10.5V,超过栅氧击穿电压10V的限制。



关键词:低压开关电荷泵

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