[发明专利]低电压低纹波多级电荷泵

摘要

本发明涉及CMOS集成电路领域，为解决交叉耦合结构电荷泵会产生泄漏电流的问题，消除非理想时钟和CMOS寄生引起的泄漏电流。本发明采用的技术方案是，低电压低纹波多级电荷泵，前N‑1级电荷泵包括六个晶体管和三个电容，由一对反向时钟CLK、！CLK驱动，其中NMOS晶体管M1、M2，PMOS晶体管M3、M4与电容C1、C2构成了交叉耦合型电荷泵的N‑1级基本结构，额外增加的PMOS晶体管M5、M6的栅极、漏极分别连接到M1、M2的栅极和漏极，PMOS晶体管M5、M6的源级连接到一个对地电容Cs使其处于浮空状态；所有NMOS的衬底连接到Vin。本发明主要应用于CMOS集成电路设计制造场合。

主权项

1.一种低电压低纹波多级电荷泵，其特征是，前N‑1级电荷泵每级包括六个晶体管和三个电容，由一对反向时钟CLK、！CLK驱动，CLK和！CLK连接晶体管M_3(N‑1)、M_4(N‑1)的漏极，其中NMOS晶体管M_1(N‑1)、M_2(N‑1)，PMOS晶体管M_3(N‑1)、M_4(N‑1)与电容C_1(N‑1)、C_2(N‑1)构成了交叉耦合型电荷泵的N‑1级基本结构，额外增加的PMOS晶体管M_5(N‑1)的栅极、漏极分别对应连接到M_1(N‑1)的栅极和漏极，额外增加的PMOS晶体管M_6(N‑1)的栅极、漏极分别对应连接到M_2(N‑1)的栅极和漏极，PMOS晶体管M_5(N‑1)、M_6(N‑1)的源级连接到一个对地电容Cs使其处于浮空状态；Vin连接晶体管M_1(N‑1)、M_2(N‑1)的源极，所有PMOS的衬底连接到Cs；前N‑1级电荷泵依次串接，其最终输出作为第N级输出级电荷泵的输入；第N级输出级电荷泵包括12个晶体管和5个电容，其中晶体管M9‑M12和电容C3、C4构成交叉耦合电荷泵第N级基本结构，由一对反向时钟CLK2、！CLK2驱动，通过电容Cs，能够给晶体管M3、M4、M6、M8的衬底级提供一个最高电位，晶体管M1‑M4构成电荷泵的电荷转移通路，晶体管M1、M2的源极作为输入端，晶体管M3、M4的源极作为输出端，额外增加的晶体管M5‑M8起到阻隔交叠时钟的作用，晶体管M3、M4的栅极分别连接到晶体管M5、M6和M7、M8的漏极，晶体管M5、M7的源极分别连接到晶体管M1、M2的栅极，晶体管M5‑M8的栅极相连，并且接到时钟信号！CLK2上，Vin连接晶体管M9、M10的源极；当！CLK2为高时，晶体管M5、M7开启，传递CLK和！CLK的状态到晶体管M3、M4的栅极；当！CLK2为低时，晶体管M6、M8开启，使得晶体管M3、M4始终处于关断状态。