[发明专利]一种基于CMOS工艺的低功耗负压电荷泵电路

说明书

本发明涉及一种基于CMOS工艺的低功耗负压电荷泵电路，属于射频集成电路设计领域。该电路包括时钟缓冲器、分频器、电荷泵和计数器。其中电荷泵包括第一电荷泵和第二电荷泵，第一电荷泵和第二电荷泵在不同频率下工作，并通过计数器选择第一电荷泵或第二电荷泵进行工作；时钟缓冲器分别与分频器和第一电荷泵连接；分频器分别与计数器和第二电荷泵连接；计数器与第一电荷泵连接，同时计数器输出端连接到其输入端，形成反馈环路；电荷泵与电路负载连接。本发明通过将电路工作频率维持在低频状态，从而实现电荷泵的低功耗。

技术领域

本发明属于射频集成电路设计领域，涉及一种基于CMOS工艺的低功耗负压电荷泵电路。

背景技术

当前5G移动通信基础设施建设正处于高速迸发的状态，5G移动手机用户和5G通信设施的普及率大大提高，但是随着大量5G用户的出现，对于5G通信技术的使用稳定性和使用体验提出的较大的挑战。在5G通信系统中，射频开关是一种重要的器件，用于将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通，以实现不同型号路径的切换，包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等，以达到共用天线、节省终端产品成本的目的。电荷泵电路最初应用于DC-DC直流电压转换模块当中，因其结构简单、体积小、低噪声等优点，目前被广泛应用于射频电路开关中，主要用于产生一个比地更低的负电压源，以控制射频开关的工作，因此电荷泵的性能直接影响了射频开关的性能。

电荷泵利用电容可存储电荷这一特性，通过改变极板电位制造电势差，使电容中存储的电荷按一定方向移动，实现输出高于VDD的高压。除此之外，为了得到准确的目标电压，需要负反馈稳压电路对电荷泵输出电压进行负反馈调节。在现有的电荷泵中，很少有关注电荷泵本身功耗的电荷泵设计方案，由于采用CMOS工艺制作的电荷泵在进行射频开关通道切换时，会出现MOS管的关断与导通动作，而MOS管在关断或导通时均会出现一定的功耗，并且时钟频率越高，其损耗越大，不利于电荷泵在射频开关中的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低功耗的电荷泵电路，实现降低电荷泵电路本身的功耗。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于CMOS工艺的低功耗负压电荷泵电路，包括时钟缓冲器、分频器、电荷泵和计数器。其中的电荷泵为双泵设计，包括第一电荷泵和第二电荷泵，第一电荷泵和第二电荷泵在不同频率下工作，并通过计数器选择第一电荷泵或第二电荷泵进行工作。时钟缓冲器分别与分频器和第一电荷泵连接，分频器分别与计数器和第二电荷泵连接，计数器与第一电荷泵连接，同时计数器输出端连接到其输入端，形成反馈环路。电荷泵与电路负载连接，提供稳定的负压。

可选地，时钟缓冲器包括反相器I₁、I₃、I₄、I₅、I₇和I₈，以及或非门I₂和I₆；

其中反相器I₁的输入端接入脉冲信号，输出端分别与反相器I₅的输入端和或非门I₂的输入端连接；或非门I₂的输出端连接反相器I₃的输入端，反相器I₃的输出端连接反相器I₄的输入端，反相器I₄的输出端分别与或非门I₆的输入端、分频器以及第一电荷泵连接；

反相器I₅的输出端连接或非门I₆的输入端，或非门I₆的输出端连接反相器I₇的输入端，反相器I₇的输出端连接反相器I₈的输入端，反相器I₈的输出端分别与或非门I₂的输入端和第一电荷泵连接。

可选地，分频器包括与非门和D触发器D1～D3；