[发明专利]一种CMOS片上直流负电压产生电路

权利要求书

1.一种CMOS片上直流负电压产生电路，其特征在于，包括充电单元、时钟单元、电荷泵单元、输出单元和电荷存储单元；其中，

所述充电单元，用于向所述电荷泵单元充电；

所述时钟单元，用于向所述电荷泵单元提供所需时钟信号；

所述电荷泵单元，用于产生幅度大小等于正电源电压的负脉冲电压；

所述输出单元，用于把所述电荷泵单元产生的负脉冲电压转换成直流负电压，该直流负电压的大小等于正电源电压；

所述电荷存储单元，用于存储被所述电荷泵单元带到负电位的电荷，同时使所述输出单元输出的直流负电压在CMOS芯片工作过程中保持稳定；其中，

所述电荷泵单元由第一电容器和第二电容器构成，所述第一电容器的上极板连接所述时钟单元输出的第一时钟信号CK1，所述第二电容器的上极板连接所述时钟单元输出的第二时钟信号CK2，所述第一电容器的下极板连接所述充电单元中第一PMOS晶体管的源极，所述第二电容器的下极板连接所述充电单元中第二PMOS晶体管的源极；所述第一电容器的上极板和下极板之间并联有第三PMOS晶体管，所述第二电容器的上极板和下极板之间并联有第四PMOS晶体管；所述第三PMOS晶体管的源极和栅极连接所述第一电容器的上极板，漏极连接所述第一电容器的下极板，衬底连接直流正电源电压VCC；所述第四PMOS晶体管的源极和栅极连接所述第二电容器的上极板，漏极连接所述第二电容器的下极板，衬底连接直流正电源电压VCC；

所述充电单元由一对交叉耦合的第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管构成，所述第一PMOS晶体管的源极连接第二PMOS晶体管的栅极，所述第二PMOS晶体管的源极连接第一PMOS晶体管的栅极，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的漏极均接地GND，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的衬底均连接直流正电源电压VCC，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的源极分别连接所述电荷泵单元，在电路工作过程中轮流给所述电荷泵单元充电；

所述输出单元由一对交叉耦合的第一深阱NMOS晶体管和第二深阱NMOS晶体管构成，所述第一深阱NMOS晶体管的漏极连接所述第二深阱NMOS晶体管的栅极，所述第二深阱NMOS晶体管的漏极连接第一深阱NMOS晶体管的棚极，所述第一深阱NMOS晶体管的衬底与其源极连接在一起，所述第二深阱NMOS晶体管的衬底与其源极连接在一起，所述第一深阱NMOS晶体管的源极和第二深阱NMOS晶体管的源极连接在一起构成输出单元的输出端，输出直流负电压VD，所述第一深阱NMOS晶体管和第二深阱NMOS晶体管的漏极分别连接所述电荷泵单元；

所述电荷泵单元由第三深阱NMOS晶体管和第四深阱NMOS晶体管构成，所述第三深阱NMOS晶体管的栅极连接所述时钟单元输出的第一时钟信号CK1，所述第四深阱NMOS晶体管的栅极连接所述时钟单元输出的第二时钟信号CK1，所述第三深阱NMOS晶体管的漏极、衬底和源极连接至所述充电单元中第一PMOS晶体管的源极，所述第四深阱NMOS晶体管的漏极、衬底和源极连接至所述充电单元中第二PMOS晶体管的源极；同时，

所述电荷存储单元由一大尺寸第五深阱NMOS晶体管构成，所述第五深阱NMOS晶体管的栅极接地，漏极、衬底和源极连接至所述输出单元的输出端。

2.根据权利要求1所述的CMOS片上直流负电压产生电路，其特征在于，所述时钟单元由一对串行连接的第一反相器和第二反相器构成，所述第一反相器的输入端接收外部时钟信号CLKIN，输出端连接所述第二反相器的输入端并输出第一时钟信号CK1；所述第二反相器的输出端输出第二时钟信号CK2，所述第一时钟信号CK1和第二时钟信号CK2均连接至所述电荷泵单元。

3.根据权利要求2所述的CMOS片上直流负电压产生电路，其特征在于，所述第一反相器和第二反相器具有相同的结构，均由一NMOS晶体管和PMOS晶体管构成，所述NMOS晶体管和PMOS晶体管的漏极连接到一起作为反相器的输出端，栅极连接到一起作为反相器的输入端，所述NMOS晶体管的源极和衬底连接到一起接地GND，所述PMOS晶体管的源极和衬底连接到一起接直流正电源电压VCC。

4.根据权利要求1所述的CMOS片上直流负电压产生电路，其特征在于，所述电荷存储单元由一大容量电容器Co构成，所述电容器Co的上极板接地，下极板连接所述输出单元的输出端。