[发明专利]一种数字控制上升时间和斜率的电荷泵电路

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路非易失存储器技术领域，具体为一种数字控制上升时间和斜率的电荷泵电路。

背景技术

非易失性存储器需要通过F-N隧道效应或者热电子效应将电荷转移到浮栅或绝缘层上，这一过程通常称为高压擦写，使用的电压一般为12伏至18伏。高压产生过程中如果上升过快，往往会对存储器单元的隧道氧化膜或隔离氧化膜产生额外的冲击(Stress)，从而逐步引起损伤。这样的损伤往往会使浮栅或绝缘层内的电荷更易逃逸，从而产生了长期可靠性的问题。为减小非易失性存储器单元的高压损伤以增加存储器的可靠性指标如擦写次数和数据保存时间，需要存储器内置的高压发生器电荷泵的输出高压斜率可控，一般要求为几十微秒至上百微秒。传统的解决方案一般为简单的充放电控制，或者通过振荡器频率随电压变化做补偿，近似实现上升斜率的控制，如图1所示，也有用输入时钟频率部分补偿上升速度的；另外还有通过其他复杂模拟电路的方法进行控制。前者的实现精度不够，会造成在一些应用条件下可靠性指标的下降，后者需要比较精准的设计，电路或者对工艺依赖大、或者需要较大的版图面积。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种数字控制上升时间和斜率的电荷泵电路，其电路结构简单，能够实现精确控制上升时间和斜率，提高可靠性。

其技术方案是这样的：一种数字控制上升时间和斜率的电荷泵电路，其包括电荷泵I1，所述电荷泵I1的输入端连接输入时钟CLK和比较器I2的输出端，所述电荷泵的输出端为高压输出VPP，其特征在于，其还包括数字控制电路模块、电阻R2、可变电阻R1_i，所述数字控制模块的输入端连接输入时钟CLK，所述数字控制模块的输出端控制所述可变电阻R1_i的开关闭合，所述电阻R2一端连接所述电荷泵I1的输出端，所述电阻R2另一端连接可变电阻R1_i后接地，所述比较器I2的一个输入端连接参考电压VREF、另一个输入端连接可变电阻R1_i。

其进一步特征在于，所述可变电阻R1_i由2^N个电阻和2^N-1个控制开关组成；

所述数字控制模块包括状态机，所述状态机连接计数器、编解码器、输出开关控制器，所述计数器连接所述输入时钟CLK，所述输出开关控制器连接所述可变电阻R1_i，所述计数器通过延时使所述输出开关控制器控制所述可变电阻R1_i中的控制开关的切换来改变所述可变电阻R1_i、电阻R2的分压比例，实现所述高压输出VPP的逐步上升。

采用本发明的电路后，电荷泵I1产生的高压经过电阻R2和可变电阻R1_i的分压与参考电压VREF进行比较，电路通过负反馈将稳定在VPP=VREF*（1+ R2/R1_i）上，利用数字控制电路模块实现对电荷泵上升时间的控制，时间可以在微秒级宽范围设定，由数字控制模块内部延时决定，利用数字控制模块实现对电荷泵上升斜率的控制，斜率可以在在伏特枚微秒级宽范围设定，由分压级数，分压比例，和数字电路内部延时决定，其电路结构简单，能够实现精确控制上升时间和斜率，提高可靠性。

附图说明

图1为现有技术电路示意图；

图2为本发明电路示意图；

图3为数字控制电路模块内部结构示意图。

具体实施方式

见图2，图3所示，一种数字控制上升时间和斜率的电荷泵电路，其包括电荷泵I1，电荷泵I1的输入端连接输入时钟CLK和比较器I2的输出端，电荷泵的输出端为高压输出VPP，其还包括数字控制电路模块、电阻R2、可变电阻R1_i，数字控制模块的输入端连接输入时钟CLK，数字控制模块的输出端控制可变电阻R1_i的开关切换，电阻R2一端连接电荷泵I1的输出端，电阻R2另一端连接可变电阻R1_i后接地，比较器I2的一个输入端连接参考电压VREF、另一个输入端连接可变电阻R1_i；可变电阻R1_i由2^N个电阻和2^N-1个控制开关组成，i=1~2^N；数字控制模块包括状态机，状态机连接计数器、编解码器、输出开关控制器，计数器连接输入时钟CLK，输出开关控制器连接可变电阻R1_i，计数器对输入时钟CLK进行计时，产生每一个切换状态的延时；编解码器根据状态机输出编码和解码，经过输出开关控制器的驱动，控制可变电阻R1_i中的控制开关的切换。