[发明专利]一种负电压产生器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种负电压产生器，特别涉及的是一种可产生稳定负电压的负电压产生器。

背景技术

在内存的设计中，一般是利用负电压产生器中的电荷泵电路(charge pumpcircuit)来提供各种不同大小的负电压给内存的特定组件，例如提供给内存中的字符线(word line)。

图1A是显示一现有负电压产生器(negative voltage generator)10。所述的负电压产生器10包含一位准侦测器(level detector)11、一环震荡器(ring oscillator)12、一电荷泵(charge pump)13。而所述的位准侦测器11包含一运算放大器OP1、两个电阻R1与R2、一PMOS晶体管MP1、一NMOS晶体管MN1、两个反相器(inverter)Inv1与Inv2。所述的负电压产生器10是利用电荷泵13来产生一负电压VBB。而负电压产生器10还利用位准侦测器11来侦测所述的负电压VBB可能的变动量(variation)，并根据侦测结果产生控制信号envbb输出至环震荡器12与电荷泵13、以将负电压VBB准确地维持在预设的电压位准。

以下举例说明负电压产生器10的运作方式。请参考地图1A，在此假设R1＝10KΩ、R2＝30KΩ、校准电压(regulated voltage)VCC为1.2V、预设负电压VBB为-0.6V、参考电压refvbb为0.75V、以及由于NMOS晶体管MN1的栅极被偏压，因此可将晶体管MN1视为一电流源负载(current source load)。

首先，假设电荷泵13所输出的负电压VBB发生变动由-0.6V变为-0.65V，而由于位准侦测器11的电阻R2等于三倍R1，所以经过分压后节点n1将产生一0.7375v的电压Vn1。接着，运算放大器OP1比较参考电压refvbb与电压Vn1大小，由于参考电压refvbb＝0.75V大于Vn1＝0.7375V，因此运算放大器OP1输出一具有高电压位准的电压信号。此时PMOS晶体管MP1截止(turnoff)，所以节点n2的电压变为一低电压位准，进而产生一低电压位准0的驱动信号envbb。之后，此低电压位准0的驱动信号envbb通过两个反相器Inv1、Inv2传送给环震荡器12与电荷泵13，以将电荷泵13禁能而减少其输出负电压VBB的大小，使负电压VBB由-0.65V回复至原来预设的-0.6V。相反地，假设负电压VBB的大小由-0.6V变动至-0.5V时，位准侦测器11会产生一具有高电压位准1的驱动信号envbb来将电荷泵13致能，以增加电荷泵13的输出负电压VBB的大小，使负电压VBB由-0.5V回复至原来预设的-0.6V。如此平衡机制，则可达成固定负电压VBB位准的功效。

然而，负电压产生器10在运作时常会发生下列问题：

一、位准侦测器11在侦测负电压VBB时，其侦测的敏感度不佳。例如，当负电压VBB由-0.6V变动至-0.65V时，负电压VBB的电压变动量Δvbb＝|0.6-(-0.65)|＝0.05V，则在节点n1的电压Vn1＝0.75V将变化为0.7375V。因此，在节点n1上的变动量即为1/4(Δvbb)＝0.0125V。所以，位准侦测器11的感测能力仅能反应出负电压VBB变动量Δvbb的四分之一倍。由此结果可知，一般负电压产生器10的感测能力都不佳。

二、负电压产生器10调整负电压VBB的程序过在复杂，导致响应的时间过长。所述的调整负电压VBB位准的程序至少须经过下列步骤：

1.由节点n1感测负电压VBB、运算放大器OP1比较参考电压refvbb与负电压VBB的大小

2.产生具有高电压位准1或0的驱动信号envbb，且将驱动信号envbb传输至环震荡器12与电荷泵13。

3.电荷泵13根据环震荡器12输出的震荡讯号与驱动信号envbb来调整负电压VBB的位准。

因此，整个信号的传输回路过在复杂，将造成信号响应的延迟。