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应用于深亚微米存储器的电荷泵设计方案

更新时间  2021-09-28 19:11 阅读
本文摘要:因只读存储器的基础数据存储器只进行一次编程,编程后的数据信息能长期存留,且在编程时务必流进mA级之上的电流量,因此 只读存储器编程时一般来说应用多加编程髙压,內部的电荷泵。在设计方案该类电荷泵时,透过电压和体效用的危害沦落相当严重的难题。 大家设计方案了一款电荷泵进而在储存器中传输外界编程髙压。这类电荷泵运用髙压NMOS器件提高了抗压特点并保证 了长期工作中,且降低了衬底偏置以增加电荷泵的稳定時间。

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因只读存储器的基础数据存储器只进行一次编程,编程后的数据信息能长期存留,且在编程时务必流进mA级之上的电流量,因此 只读存储器编程时一般来说应用多加编程髙压,內部的电荷泵。在设计方案该类电荷泵时,透过电压和体效用的危害沦落相当严重的难题。

大家设计方案了一款电荷泵进而在储存器中传输外界编程髙压。这类电荷泵运用髙压NMOS器件提高了抗压特点并保证 了长期工作中,且降低了衬底偏置以增加电荷泵的稳定時间。  电荷泵电源电路构造和原理  1过热蒸汽MOS管电荷泵  图1下图是可行性分析明确指出的电荷泵电路设计图,在其中全部的器件皆为过热蒸汽器件。

    图1过热蒸汽MOS管包括的电荷泵电路原理图  复位全过程中,clear数据信号为低电频。这时N5管合上,将节点4清零;因为N4栅极一直相连高电平,N4管合上,将节点3清零。

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  复位完成后电荷泵转到运行状态。Vp为多加编程髙压,clear数据信号保持高电平,clk数据信号为同样周期时间的波形数据信号。N4栅极恒为高电平,因而不容易将clear数据信号的高电平传送到节点3,节点3的原始电压为V3.0=VDD-VTH4。节点5为与clk数据信号周期时间完全一致、震幅转化器的波形数据信号。

下列根据节点5数据信号的转变深入分析电荷泵的原理。  第一周期时间,节点5最先维持一个半周期时间的高电平。

依据正电荷共享资源基本原理,这时节点2的电压由电容器C1和Cs的分压电路规定(在其中Cs为节点2的寄生电容),电压可答复为:  V2,1=C*VDD/(C1 CS)(1)  因N2管为饱和电磁铁,节点3的电压被钳位,关系式为:  V3,1=V2,1-VTH2=C1VDD/(C1 CS)-VTH2(2)  接着节点5改以低电频,节点2电压逐渐升高。因为没泄放通道,电压不容易在节点3依然坚持下去,而且因为C1远高于节点2的寄生电容,促使一个半高电平周期时间后节点3的电压不能使N1管合上。

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N1管的开启促使节点2的电位差会持续增长,只是不容易被钳位到电压值。  V2,1=V2,1-VTH2-VTH1=C1VDD/(C1 CS)-VTH2-VTH1(3)  这一原是第一周期时间之后节点2上组成的电压值。  第二个周期时间,某种意义的节点5不容易历经高电平和低电频各一个半周期时间。这一全过程仍然不容易在节点3和节点2上积累正电荷。

与第一周期时间类似的推理可得到 下列一组关系式:  V2,2=V2,1 C1VDD/(C1 CS)(4)  V3,2=V2,2-VTH2(5)  V2,2=V3,2-VTH2=V2,2-VTH2-VTH1=V2,1 C1VDD/(C1 CS)-VTH2-VTH1(6)  比较公式计算(3)和公式计算(6)可寻找,每一周期时间节点2上降低的电压为:  V=C1VDD/(C1 CS)-VTH2-VTH1(7)  依次依此类推,第i个周期时间节点5维持高电平时,节点2和节点3的电压为:  V2,i=C1VDD/(C1 CS) (i 1)[C1VDD/(C1 CS)-VTH2-VTH1](8)  V3,i=C1VDD/(C1 CS)-VTH2 (i-1)[(C1 CS)-VTH2-VTH1](9)  V2,i=i[C1VDD/(C1 CS)-VTH2-VTH1](10)  V3会不断提高,当到达一定值的时候会根据N1、N3被Vp钳位,这时电荷泵转到恒定且Vp能初始传输到编程节点4。但在转到恒定以前,V2和V3不容易在高电平自感电动势超出低于Vp的电压最高值,接着在低电频自感电动势稳定。

  2髙压MOS电荷泵  理论上剖析电荷泵能够长期工作中。殊不知一些潜在性的难题很有可能会造成电源电路的不长期工作中。  最先,伴随着加工工艺规格的扩大,电源电路常用的开关电源电压VDD,能承受的栅源透过电压BVGS、源漏离断电压BVDS,漏PN结透过电压BVDB都降低。

若在电荷泵工作中全过程中,V2和V3提高到小于在其中一种透过电压,则不容易促使器件和电源电路应对烧毁或没法长期工作中的危险因素。  次之,充分考虑体效用的危害器件的阀值电压在大大的转变。


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