專利名稱：具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子泵，特別涉及一種具有低噪聲高輸出電流及電壓的電子泵。
背景技術(shù)：
隨著科技日新月異的發(fā)展，低供應(yīng)電壓越來越受重視。晶載式(on-chip)電壓產(chǎn)生器或倍增器可用于具有單一電源的集成電路(IC)中，以提供比電源更高的電壓。一般而言，為了要維持IC的正常運(yùn)作，電壓越高越好，而上述用以實(shí)現(xiàn)提高電壓的裝置則稱為電子泵(charge pump)。電子泵可用以產(chǎn)生高于電源電壓的正電壓或低于電源電壓的負(fù)電壓， 其可廣泛運(yùn)用于內(nèi)存相關(guān)領(lǐng)域，如用于DRAM的回授偏壓(back bias)、非揮發(fā)性內(nèi)存的寫入及抹除(如一次可編程只讀存儲(chǔ)器(one time programmable read only memory，OTP)、 電可除編程化只讀存儲(chǔ)器(EEPR0M)、閃存等。以閃存的堆棧閘(stack gate)為例，正向高電壓可通過信道熱電子編程(CHE)或FN通道法(R)Wler-Nordheim tunneling)將電子從控制閘極驅(qū)動(dòng)至懸浮閘極(floating gate)，以上所述為數(shù)據(jù)寫入的動(dòng)作。而相同的原理也可應(yīng)用于數(shù)據(jù)抹除，當(dāng)控制閘極接負(fù)高壓且源極接至一個(gè)正高壓時(shí)，懸浮閘極上的負(fù)電子將會(huì)自懸浮閘極中拉至源極，進(jìn)而完成抹除的動(dòng)作。電子泵為一種直流轉(zhuǎn)直流并提升電壓的電壓轉(zhuǎn)換器，其中每一增益級由多個(gè)MOS 晶體管及電容所構(gòu)成。電容式電子泵可廣泛應(yīng)用于芯片上，其可驅(qū)動(dòng)電荷以產(chǎn)生比供應(yīng)電壓更高的正電壓或更低的負(fù)電壓。且由于此電路結(jié)構(gòu)無須使用任何磁性元件，故可有效降低制造成本。目前業(yè)界所廣泛使用的電子泵為迪克森電子泵(Dickson’ s charge pump)，其以迪克森(Dickson) 二極管連接NMOS結(jié)構(gòu)為原型，利用切換電容電路(switched-capacitor circuit)單向傳輸電荷，但此類型的電子泵易受限于臨界電壓(Vth)的大小，進(jìn)而減少傳遞的電荷量。當(dāng)每一增益級中高電壓路徑(high voltage path, HV path)的電壓增加時(shí)， 施以高壓的NMOS會(huì)受到本體效應(yīng)(body effect)的影響而導(dǎo)致臨界電壓的增加。因此，當(dāng)此電子泵的增益級越多時(shí)，越高級數(shù)的電壓增益卻會(huì)減少，使得輸出電壓無法線性增加，因此迪克森電子泵的效率遠(yuǎn)低于理想值。為了克服迪克森電子泵的缺點(diǎn)，一種新的電子泵應(yīng)運(yùn)而生，又稱為NPC-I，其利用電荷傳遞開關(guān)(charge transfer switch, CTS)以解決由源極至汲極所產(chǎn)生電壓降的問題。而NCP-2通過控制本體偏壓(body bias)，讓本體電位隨著汲極及源極較高者變動(dòng)，可有效增加效率。而NCP-3在最后一級前配置一高壓頻率產(chǎn)生器， 以在最后一級提供高電壓。然而，會(huì)增加臨界電壓Vth的本體效應(yīng)仍然無法避免。為了解決臨界電壓所造成的問題，可利用四相頻率信號架構(gòu)提升電力晶體管 (power transistor, Mp)的閘極電壓Vgate，使其高于高電壓路徑(HV path)的電壓，以增加電壓增益△￥，進(jìn)而減少因?yàn)榕R界電壓所造成電壓增益的損耗。然而，對于周期性頻率分布網(wǎng)絡(luò)而言，如內(nèi)嵌式內(nèi)存及電子泵電路，數(shù)字頻率信號會(huì)同時(shí)切換。而頻率驅(qū)動(dòng)器由低位準(zhǔn)切換至高位準(zhǔn)時(shí)，會(huì)制造直流的短路電流，并消耗大量電力。故，由于電流變化率(di/dt)、電感(inductance，L)及電壓降所結(jié)合的影響，在電源在線，越高的電流峰值越容易導(dǎo)致電壓起伏(voltage fluctuation)。在電源線及接地在線的電壓起伏則稱為接地跳動(dòng)(Ground Bounce, GB)、電流變化噪聲(Δ I noise)、或同步切換噪聲(simultaneous switching noise) 0 一般而言，最嚴(yán)重的接地跳動(dòng)發(fā)生在高電壓產(chǎn)生器，如用于內(nèi)嵌式非揮發(fā)內(nèi)存的電子泵，其中上述內(nèi)嵌式非揮發(fā)內(nèi)存可例如利用周期性頻率相位控制的閃存、一次可編程只讀存儲(chǔ)器(OPT)、電可除編程化只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)等等。在現(xiàn)有技術(shù)中，具有自身頻率(self-clock)產(chǎn)生器的晶載式電子泵電路可提供比供應(yīng)電壓更高的輸出電壓及負(fù)載電流，然而其效率最高僅有60%。因此，電子泵電路的電源消耗遠(yuǎn)比其它電路來的大，且在供應(yīng)電源中占有一定的比例。此外，四相式電子泵電路使用復(fù)雜的時(shí)序控制架構(gòu)，且由于時(shí)序的周期非常敏感，故會(huì)受限于其操作頻率。因此，在四相頻率信號的架構(gòu)中，仍存在一些問題以待克服。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵。為克服上述問題，本發(fā)明提供一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)， 所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)包含一四相頻率產(chǎn)生器，其產(chǎn)生一第一信號群組，所述四相頻率產(chǎn)生器包含分別具有不同相位的一第一信號、一第二信號、一第三信號及一第四信號；多個(gè)延遲電路，其串聯(lián)并耦合至上述四相頻率產(chǎn)生器，其中每一上述延遲電路耦合至相對于每一上述延遲電路的前一延遲電路，并延遲由上述前一延遲電路接收的一信號群組；一第一電子泵電路，其耦合至上述四相頻率產(chǎn)生器及上述多個(gè)延遲電路；一輸出終端，其耦合至上述第一電子泵電路；其中，所述第一信號的高位準(zhǔn)與所述第三信號的高位準(zhǔn)的兩區(qū)段重疊，并產(chǎn)生一第一重疊時(shí)間及一第二重疊時(shí)間，且所述第一重疊時(shí)間相異于所述第二重疊時(shí)間。作為上述一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中所述第一重疊時(shí)間大于所述第二重疊時(shí)間。作為上述一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)還包含第二電子泵系統(tǒng)，其耦合至所述四相頻率產(chǎn)生器及所述多個(gè)延遲電路。作為上述一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中每一所述延遲電路包含二反相器。作為上述一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中每一所述延遲電路包含一緩沖器、耦合至所述緩沖器的多個(gè)反相器以及耦合至所述多個(gè)反相器的一驅(qū)動(dòng)器。另一方面，本發(fā)明提供一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)，所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)包含一四相頻率產(chǎn)生器，其產(chǎn)生第一信號群組，所述四相頻率產(chǎn)生器包含分別具有不同相位的一第一信號、一第二信號、一第三信號及一第四信號；多個(gè)延遲電路，其耦合至所述四相頻率產(chǎn)生器，其中所述多個(gè)延遲電路以串聯(lián)方式連結(jié)，并產(chǎn)生多個(gè)信號群組。作為上述一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中所述第一信號的高位準(zhǔn)與所述第三信號的高位準(zhǔn)的兩區(qū)段重疊，產(chǎn)生第一重疊時(shí)間及第二重疊時(shí)間，且所述第一重疊時(shí)間相異于所述第二重疊時(shí)間。作為上述一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中所述第一重疊時(shí)間大于所述第二重疊時(shí)間。作為上述一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中每一所述延遲電路包含二反相器。作為上述一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)的優(yōu)選方案，其中每一所述延遲電路包含一緩沖器、耦合至所述緩沖器的多個(gè)反相器以及耦合至所述多個(gè)反相器的一驅(qū)動(dòng)器。又一方面，本發(fā)明還提供一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器包含一供應(yīng)電源；—震蕩器，其耦合至所述供應(yīng)電源；一相位產(chǎn)生器，其耦合至所述震蕩器；一第一延遲電路及一第一反相器，其耦合至所述相位產(chǎn)生器；一第二延遲電路及一第二反相器，其耦合至所述第一延遲電路；一第三延遲電路及一第三反相器，其耦合至所述第二延遲電路；一第四反相器，其耦合至所述第三延遲電路；一第一邏輯間電路，其耦合至所述第二反相器及所述第三反相器，并產(chǎn)生第一信號；一第二邏輯間電路，其耦合至所述頻率產(chǎn)生器及所述第三延遲電路，并產(chǎn)生第二信號；一第三邏輯間電路，其耦合至所述第一延遲電路及所述第二延遲電路，并產(chǎn)生第
三信號；一第四邏輯閘電路，其耦合至所述第一反相器及所述第四反相器，并產(chǎn)生第四信號。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述頻率產(chǎn)生器包含二反相器。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述第一延遲電路及所述第三延遲電路分別包含二反相器。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述第二延遲電路包含一低偏斜反相器及一高偏斜反相器。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述第一延遲電路、所述第二延遲電路及所述第三延遲電路分別包含一緩沖器、多個(gè)反相器耦合至所述緩沖器及耦合至所述多個(gè)反相器的一驅(qū)動(dòng)器。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器還包含一反及間，其耦合至所述第三延遲電路，并由所述第一延遲電路及所述第二延遲電路所輸入。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述第一邏輯間電路包含一或間及一驅(qū)動(dòng)器，且所述驅(qū)動(dòng)器耦合至所述或門并產(chǎn)生所述第一信號。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述第二邏輯間電路包含一及間及一驅(qū)動(dòng)器，且所述驅(qū)動(dòng)器耦合至所述與門并產(chǎn)生所述第二信號。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述第三邏輯間電路包含一或門及一驅(qū)動(dòng)器，且所述驅(qū)動(dòng)器耦合至所述或門并產(chǎn)生所述第三信號。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述第四邏輯間電路包含一與門及一驅(qū)動(dòng)器，且所述驅(qū)動(dòng)器耦合至所述與門并產(chǎn)生所述第四信號。作為上述一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器的優(yōu)選方案，其中所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)包含一四相頻率產(chǎn)生器并產(chǎn)生具有不同相位的一第一信號、一第二信號、一第三信號及一第四信號，所述第一信號位于高位準(zhǔn)的時(shí)間與所述第三信號位于高位準(zhǔn)的時(shí)間的兩區(qū)段重疊，并產(chǎn)生第一重疊時(shí)間及第二重疊時(shí)間，且所述第一重疊時(shí)間相異于所述第二重疊時(shí)間。本發(fā)明具有以下有益效果1)本發(fā)明可降低電流峰值(peak current)，其由于延遲電路的使用，進(jìn)而可降低由電流峰值所造成的接地跳動(dòng)(GB)及同步切換噪聲(SSN)的問題；2)本發(fā)明可提升操作頻率，其由于第二重疊時(shí)間的減少，進(jìn)而減少每一相位的寬度；3)本發(fā)明可提升輸出電流及電壓，其由于本發(fā)明利用兩個(gè)電子泵電路以交錯(cuò)運(yùn)用延遲的相位頻率信號。


圖1顯示本發(fā)明電子泵系統(tǒng)的一實(shí)施例圖；圖2顯示本發(fā)明電子泵電路的一實(shí)施例圖；圖3a顯示本發(fā)明延遲電路的一實(shí)施例圖之一；圖北顯示本發(fā)明延遲電路的一實(shí)施例圖之二 ；圖如顯示本發(fā)明四相頻率產(chǎn)生器的一實(shí)施例圖之一；圖4b顯示本發(fā)明四相頻率產(chǎn)生器的一實(shí)施例圖之二 ；圖5顯示信號(10，(11，(12，(13的波形圖；圖6顯示信號φ 、φ2、φ3、φ4的波形圖；圖7顯示信號φ 、φ3、φ5、φ7、φ9、φ 的波形圖。主要元件符號說明四相頻率產(chǎn)生器-10 ；電源-101 ；震蕩器-102 ；相位產(chǎn)生器_103 ；四相頻率產(chǎn)生器
8的第一延遲電路-104、104a ；四相頻率產(chǎn)生器的第二延遲電路-105、105a ；四相頻率產(chǎn)生器的第三延遲電路-106、106a ；第一反相器-107 ；第二反相器-108 ；第三反相器-109 ；第四反相器-110 ；第一邏輯閘電路-111 ；第二邏輯閘電路-112 ；第三邏輯閘電路-113 ；第四邏輯閘電路-114 ；或門-115 ；與門-116 ；驅(qū)動(dòng)器-117 ；與非門-118 ；第一延遲電路-20 ；反相器-201 ；緩沖器-202 ；驅(qū)動(dòng)器-203 ；低偏斜反相器-204 ； 高偏斜反相器-205 ；第二延遲電路-21 ；第三延遲電路-22 ；第一電子泵電路-30 ；電力晶體管-301、302、303、304 ；第二電子泵電路-31 ；閘極控制晶體管_311、312、313、314 ；電子傳遞晶體管_321、322、323、324 ；閘極增益電容-331、 332,333,334 ；輸出終端-40;第一重疊時(shí)間-601 ；第二重疊時(shí)間-602 ；第一邊際時(shí)間-603 ；第二邊際時(shí)間-604 ；延遲時(shí)間-701 ；第一信號-φ ;第二信號-φ2;第三信號-φ3;第四信號-φ4;第五信號-φ5;第六信號 -φ6;第七信號-φ7;第八信號-φ8;第九信號-φ9;第十信號-φΙΟ;第十一信號-φ ;第十二信號-φ12;第十三信號-φ13;第十四信號-φ14;第十五信號-φ15;第十六信號-φ16;信號-do、 dl、d2、d3。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過以下較佳實(shí)施例與附圖加以敘述，此類敘述應(yīng)理解為例示之用，并非用以限制本發(fā)明的權(quán)利要求。因此，除說明書中的較佳實(shí)施例以外，本發(fā)明亦可廣泛實(shí)行于其它實(shí)施例中。本發(fā)明涉及一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵，其可應(yīng)用于內(nèi)嵌式非揮發(fā)內(nèi)存。請參閱圖1所示，圖1顯示本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其公開一電子泵系統(tǒng)，其中包含一四相頻率產(chǎn)生器10，用以產(chǎn)生一第一信號群組，其中此第一信號群組包含分別具有不同相位的第一信號φι、第二信號φ2、第三信號φ3及第四信號Ψ4。第一延遲電路20耦合至四相頻率產(chǎn)生器10以將第一信號群組延遲一預(yù)設(shè)的延遲時(shí)間，進(jìn)而產(chǎn)生一第二信號群組，其包含第五信號φ5、第六信號φ6、第七信號抝及第八信號聊。第二延遲電路21耦合至第一延遲電路20以將第二信號群組延遲一預(yù)設(shè)的延遲時(shí)間，進(jìn)而產(chǎn)生一第三信號群組，其包含第九信號Φ9、第十信號φιο、第十一信號φιι及第十二信號φ 2。同理，第三延遲電路22耦合至第二延遲電路21，以將第三信號群組延遲成為一第四信號群組，其包含第十三信號叭3、第十四信號Ψ14、第十五信號φ 5及第十六信號φ 6。第一電子泵電路30依序耦合至四相頻率產(chǎn)生器 10、第一延遲電路20、第二延遲電路21及第三延遲電路22。因此，輸入第一電子泵電路30 的信號，其順序依序?yàn)榈谝恍盘枽郸伞⒌诙盘枽?、第三信號φ3、第四信號φ4、第五信號φ5、第六信號96、第七信號φ7、第八信號φ8、第九信號cp9、第十信號φιο、第十一信號φη、第十二信號 φ 2、第十三信號φ 3、第十四信號φ 4、第十五信號φ 5及第十六信號φ 6。第二電子泵電路31 亦依序耦合至四相頻率產(chǎn)生器10、第一延遲電路20、第二延遲電路21及第三延遲電路22。 然而由于其與四相頻率產(chǎn)生器的接法跟第一電子泵電路30不同，故輸入第二電子泵電路31的信號順序?yàn)榈诙盘枽?、第一信號φι、第四信號φ4、第三信號φ3、第六信號φ6、第五信號 φ5、第八信號φ8、第七信號φ7、第十信號奶0、第九信號φ9、第十二信號φι2、第十一信號φιι、第十四信號則4、第十三信號φη、第十六信號φ 6及第十五信號φ 5。輸出終端40耦合至第一電子泵電路30及第二電子泵電路31。介于第一信號φι由低位準(zhǔn)轉(zhuǎn)為高位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)與第三信號φ3由高位準(zhǔn)轉(zhuǎn)為低位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)的時(shí)間差距，在此定義為第一重疊時(shí)間，而介于第三信號 φ3由低位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為高位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)與第一信號φι由高位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為低位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)的時(shí)間差距， 在此定義為第二重疊時(shí)間，其中，第一重疊時(shí)間大于第二重疊時(shí)間，而本發(fā)明所預(yù)設(shè)的延遲時(shí)間即為第一重疊時(shí)間減去第二重疊時(shí)間。在此較佳實(shí)施例中，第一信號群組由四相頻率產(chǎn)生器10所產(chǎn)生并可輸出至第一電子泵電路30、第二電子泵電路31及第一延遲電路20。 接著，第二信號群組在第一延遲電路20中延遲第一信號群組所產(chǎn)生，并輸出至第一電子泵電路30、第二電子泵電路31及第二延遲電路21。然后，第三信號群組在第二延遲電路21 中通過延遲第二信號群組所產(chǎn)生，并輸出至第一電子泵電路30、第二電子泵電路31及第三延遲電路22。隨后，第四信號群組系在第三延遲電路22中通過延遲第三信號群組所產(chǎn)生， 并輸出至第一電子泵電路30及第二電子泵電路31。 圖2顯示第一電子泵電路30的一實(shí)施例，其包含多個(gè)電力晶體管，如電力晶體管 301、電力晶體管302、電力晶體管303、電力晶體管304 ；多個(gè)閘極控制晶體管，如閘極控制晶體管311、閘極控制晶體管312、閘極控制晶體管313及閘極控制晶體管314 ；多個(gè)電子傳遞晶體管，如電子傳遞晶體管321、電子傳遞晶體管322、電子傳遞晶體管323、電子傳遞晶體管324 ；以及多個(gè)閘極增益電容，如閘極增益電容331、閘極增益電容332、閘極增益電容 333、閘極增益電容334。電子傳遞晶體管321由第一信號φι所輸入，電子傳遞晶體管322 由第三信號φ3所輸入，電子傳遞晶體管323由第五信號φ5所輸入，電子傳遞晶體管324由第七信號97，而閘極增益電容331由第二信號φ2所輸入，電子傳遞晶體管322由第四信號φ4 所輸入，閘極增益電容333由第六信號Ψ6所輸入，閘極增益電容334由第八信號q>8所輸入。 在本實(shí)施例中，閘極控制晶體管MG可傳遞電力晶體管MP的源極電壓Vsource至閘極電壓 Vgate，而為了實(shí)時(shí)均勻源極端與門極端的電荷量，電子傳遞電容Cc的電容值遠(yuǎn)比單一閘極增益電容CG的電容值高。對于每一個(gè)電子傳遞的區(qū)塊，顯然可觀察得知，當(dāng)電荷由左傳遞到右(由低至高)時(shí)，需要利用四相頻率信號中的其中三個(gè)信號。此外，奇數(shù)信號，如第一信號Φι、第三信號φ3、第五信號φ5及第七信號φ7，用來推動(dòng)電荷至下一增益級。而偶數(shù)信號，如第二信號Φ2、第四信號φ4、第六信號Cp6及第八信號φ8，用于電荷傳遞時(shí)，提高電力晶體管MP的閘極電壓Vgate。第二電子泵電路31的一實(shí)施例相似于第一電子泵電路30，差異在于電子傳遞晶體管321由第二信號φ2所輸入，電子傳遞晶體管322由第四信號q>4所輸入，電子傳遞晶體管 323由第六信號Ψ6所輸入，電子傳遞晶體管324由第八信號φ8所輸入，而閘極增益電容331 由第一信號Ψ 所輸入，閘極增益電容332由第三信號φ3所輸入，閘極增益電容333由第五信號Ψ5所輸入，而閘極增益電容334由第七信號φ7所輸入。相較于第一電子泵電路，第二電子泵電路的輸入信號交錯(cuò)配置的，因此，當(dāng)?shù)谝浑娮颖秒娐氛谕苿?dòng)電荷時(shí)，第二電子泵電路則停止推動(dòng)電荷，而當(dāng)?shù)谝浑娮颖秒娐吠Ｖ雇苿?dòng)電荷時(shí)，第二電子泵電路則推動(dòng)電荷，因此可在任何時(shí)刻推動(dòng)電荷，進(jìn)而有效提升輸出電壓及電流。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，延遲電路包含第一延遲電路20、第二延遲電路21及第三延遲電路22，其均可包含多個(gè)反相器，如圖3a所示的二反相器201，其可達(dá)到延遲的功效， 而較佳為偏斜(skewed)反相器。在另一實(shí)施例中，相同的延遲時(shí)間亦可由另一種延遲電路實(shí)現(xiàn)，如圖2b所示，第一延遲電路20、第二延遲電路21及第三延遲電路22均可包含一緩沖器202、耦合至緩沖器202的多個(gè)反相器201耦合至緩沖器202及耦合至多個(gè)反相器201 的一驅(qū)動(dòng)器203，見圖3b。圖如顯示本發(fā)明所公開的四相頻率產(chǎn)生器10的一實(shí)施例，其包含一電源101、 一震蕩器102、一相位產(chǎn)生器103、一第一反相器107、四相頻率產(chǎn)生器的第一延遲電路104、 一第二反相器108、四相頻率產(chǎn)生器的第二延遲電路105、第三反相器109、四相頻率產(chǎn)生器的第三延遲電路106及一第四反相器110，其中，震蕩器102耦合至電源101，相位產(chǎn)生器 103耦合至震蕩器102，第一反相器107及四相頻率產(chǎn)生器的第一延遲電路104耦合至相位產(chǎn)生器103，第二反相器108及四相頻率產(chǎn)生器的第二延遲電路105耦合至四相頻率產(chǎn)生器的第一延遲電路104，第三反相器109及四相頻率產(chǎn)生器的第三延遲電路106耦合至四相頻率產(chǎn)生器的第二延遲電路105，而第四反相器110耦合至四相頻率產(chǎn)生器的第三延遲電路106。其中，相位產(chǎn)生器會(huì)產(chǎn)生信號d0，而第一反相器107會(huì)產(chǎn)生信號d0的反相信號， 四相頻率產(chǎn)生器的第一延遲電路104會(huì)產(chǎn)生信號dl，而第二反相器108會(huì)產(chǎn)生dl的反相信號，相似地，四相頻率產(chǎn)生器的第二延遲電路105會(huì)產(chǎn)生信號d2，而第三反相器109會(huì)產(chǎn)生信號d2的反相信號，同理可知，四相頻率產(chǎn)生器的第三延遲電路106會(huì)產(chǎn)生信號d3，而第四反相器110會(huì)產(chǎn)生其反相信號。此外，四相頻率產(chǎn)生器10還包含一第一邏輯閘電路 111，其耦合至第二反相器108及第三反相器109，并由信號dl及d2的反相信號所輸入，以產(chǎn)生第一信號；一第二邏輯間電路112，其耦合至頻率產(chǎn)生器103及第三延遲電路106，并由信號d0及d3所輸入，以產(chǎn)生第二信號；一第三邏輯間電路113，其耦合至第一延遲電路104 及第三延遲電路106，并由信號dl及d2所輸入，以產(chǎn)生第三信號；一第四邏輯閘電路114， 其耦合至第一反相器107及第四反相器110，并由信號d0及信號d3的反相信號所輸入，以產(chǎn)生第四信號。在本實(shí)施例中，在相位產(chǎn)生器中，利用二反相器201以產(chǎn)生具有特定頻率的信號d0，而在頻率產(chǎn)生器的第一延遲電路104中，利用二反相器201延遲信號d0以成為信號dl。在四相頻率產(chǎn)生器的第二延遲電路105中，利用高偏斜(Hi-skewed)反相器205及低偏斜(LO-skewed)反相器204以劇烈提升并緩慢下降信號dl，進(jìn)而產(chǎn)生信號d2，因此得到較佳的此四相頻率架構(gòu)。而在頻率產(chǎn)生器的第三延遲電路106中，利用二反相器201以延遲信號d2而成為信號d3。上述信號d0、dl、d2、d3的波形圖如圖5所示，在此圖中，橫坐標(biāo)所示的int代表由示波器軟件仿真的時(shí)間符號，以仿真呈現(xiàn)上述信號的時(shí)間差。此外，在第一邏輯閘電路111中，一或門(OR gate) 115及一驅(qū)動(dòng)器117用以整合信號dl及信號d2 的反相信號以成為第一信號φι;在第二邏輯閘電路112中，一與門(AND gate)116及一驅(qū)動(dòng)器117用以整合信號d0及d3以成為第二信號φ2。在第三邏輯閘電路113中，一或門115及一驅(qū)動(dòng)器117用以整合信號dl及d2以成為第三信號φ3洞樣地，在第四邏輯閘電路114中， 一與門116及一驅(qū)動(dòng)器117用以整合信號及信號以產(chǎn)生第四信號φ4。圖4b顯示本發(fā)明四相頻率產(chǎn)生器10的另一實(shí)施例，其類似于圖如所示，差異在于其延遲電路，如本實(shí)施例所示的第一延遲電路104a、第二延遲電路10 及第三延遲電路106a均包含一緩沖器202、多個(gè)反相器201、及一驅(qū)動(dòng)器203，其中，多個(gè)反相器201耦合至緩沖器202，而驅(qū)動(dòng)器203耦合至多個(gè)反相器201。相較于每一延遲電路的下一延遲電路，其輸入信號均由閘極前驅(qū)動(dòng)器203(pre-gate-driver)所調(diào)整，亦即每一閘極前驅(qū)動(dòng)器為前一延遲電路的輸出負(fù)載。因此，可通過相同的延遲電路以達(dá)到相同的延遲時(shí)間。而一與非門(NANDgate) 118耦合至第三延遲電路106a，并由第一延遲電路104a及第二延遲電路10 所輸入，其用以鎖定信號的第一上升邊際及最后衰弱邊際，以完成信號d2的時(shí)序波形，上述即為圖4四a的第二延遲電路中低偏斜反相器204及高偏斜反相器205的功能。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，公開一種用于電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其包含一四相頻率產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一第一信號群組，其包含具有不同相位的一第一信號、一第二信號、 一第三信號及一第四信號；多個(gè)延遲電路，耦合至四相頻率產(chǎn)生器，其中每一延遲電路均系耦合至前一延遲電路并將前一延遲電路所產(chǎn)生的信號群組延遲一特定時(shí)間，以產(chǎn)生多個(gè)信號群組，進(jìn)而降低電流峰值(peak current)并減少接地跳動(dòng)(GB)及同步切換噪聲(SSN) 的產(chǎn)生。在本發(fā)明的另一觀點(diǎn)中，如圖6所示，公開一種四相頻率架構(gòu)。其中，將介于第一信號φι由低位準(zhǔn)轉(zhuǎn)至高位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)及第三信號φ3由高位準(zhǔn)轉(zhuǎn)至低位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)的時(shí)間差距， 定義為第一重疊時(shí)間601。并將介于第三信號q>3由低位準(zhǔn)轉(zhuǎn)至高位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)及第一信號 φι由高位準(zhǔn)轉(zhuǎn)至低位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)的時(shí)間差距，定義為第二重疊時(shí)間602。另外，將介于第三信號φ3由高位準(zhǔn)轉(zhuǎn)至低位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)及第四信號 >4由低位準(zhǔn)轉(zhuǎn)至高位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)的時(shí)間差距，定義為第一邊際時(shí)間603，此第一邊際時(shí)間603的存在可用以避免反轉(zhuǎn)電荷共享(reversed charge sharing)。相似地，介于第四信號φ4由高位準(zhǔn)轉(zhuǎn)至低位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)及第三信號φ3由低位準(zhǔn)轉(zhuǎn)至高位準(zhǔn)的時(shí)點(diǎn)的時(shí)間差距，可定義為第二邊際時(shí)間604，其亦可用以避免反轉(zhuǎn)電荷共享。需注意者，由于延遲電路的運(yùn)用，電力晶體管MP的閘極電壓Vgate僅取決于第一重疊時(shí)間601，故第一重疊時(shí)間601可大于第二重疊時(shí)間602。此外，如圖7所示，若延遲時(shí)間 701太短，將無法有效降低電流峰值。然而，若延遲時(shí)間701太長，將破壞四相頻率的架構(gòu)， 進(jìn)而造成反轉(zhuǎn)電荷共享。因此，最佳的延遲時(shí)間701設(shè)計(jì)為第一重疊時(shí)間601減掉第二重疊時(shí)間602。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)得以領(lǐng)會(huì)其用以說明本發(fā)明而非用以限定本發(fā)明，其專利保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求書的內(nèi)容為準(zhǔn)。舉凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明專利精神與范圍所作的等效改變或修飾等，均應(yīng)同理包含在本發(fā)明的權(quán)利要求書之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)，其特征在于，所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)包含一四相頻率產(chǎn)生器，其產(chǎn)生第一信號群組，所述四相頻率產(chǎn)生器包含分別具有不同相位的第一信號、第二信號、第三信號及第四信號；多個(gè)延遲電路，其串聯(lián)并耦合至所述四相頻率產(chǎn)生器，其中每一所述延遲電路耦合至相對于每一所述延遲電路的前一延遲電路，并延遲由所述前一延遲電路接收的一信號群組；一第一電子泵電路，其耦合至所述四相頻率產(chǎn)生器及所述多個(gè)延遲電路；一輸出終端，其耦合至所述第一電子泵電路；其中，所述第一信號位于高位準(zhǔn)的時(shí)間與所述第三信號位于高位準(zhǔn)的時(shí)間的兩區(qū)段重疊，并產(chǎn)生第一重疊時(shí)間及第二重疊時(shí)間，且所述第一重疊時(shí)間相異于所述第二重疊時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)，其特征在于，所述第一重疊時(shí)間大于所述第二重疊時(shí)間。
3.如權(quán)利要求1所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)，其特征在于，所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)還包含第二電子泵系統(tǒng)，其耦合至所述四相頻率產(chǎn)生器及所述多個(gè)延遲電路。
4.如權(quán)利要求1所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)，其特征在于，每一所述延遲電路包含二反相器。
5.如權(quán)利要求1所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)，其特征在于，每一所述延遲電路包含一緩沖器、耦合至所述緩沖器的多個(gè)反相器以及耦合至所述多個(gè)反相器的一驅(qū)動(dòng)器。
6.一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)，其特征在于，其特征在于，所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)包含一四相頻率產(chǎn)生器，其產(chǎn)生第一信號群組，所述四相頻率產(chǎn)生器包含分別具有不同相位的第一信號、第二信號、第三信號及第四信號；以及多個(gè)延遲電路，其耦合至所述四相頻率產(chǎn)生器，其中所述多個(gè)延遲電路以串聯(lián)方式連結(jié)，并產(chǎn)生多個(gè)信號群組。
7.如權(quán)利要求6所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)，其特征在于，所述第一信號的高位準(zhǔn)與所述第三信號的高位準(zhǔn)的兩區(qū)段重疊，產(chǎn)生第一重疊時(shí)間及第二重疊時(shí)間，且所述第一重疊時(shí)間相異于所述第二重疊時(shí)間。
8.如權(quán)利要求7所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)，其特征在于，所述第一重疊時(shí)間大于所述第二重疊時(shí)間。
9.如權(quán)利要求6所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)，其特征在于，每一所述延遲電路包含二反相器。
10.如權(quán)利要求6所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率系統(tǒng)， 其特征在于，每一所述延遲電路包含一緩沖器、耦合至所述緩沖器的多個(gè)反相器以及耦合至所述多個(gè)反相器的一驅(qū)動(dòng)器。
11.一種用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于， 所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器包含一供應(yīng)電源；一震蕩器，其耦合至所述供應(yīng)電源； 一相位產(chǎn)生器，其耦合至所述震蕩器； 一第一延遲電路及第一反相器，其耦合至所述相位產(chǎn)生器； 一第二延遲電路及第二反相器，其耦合至所述第一延遲電路； 一第三延遲電路及第三反相器，其耦合至所述第二延遲電路； 一第四反相器，其耦合至所述第三延遲電路；一第一邏輯間電路，其耦合至所述第二反相器及所述第三反相器，并產(chǎn)生第一信號； 一第二邏輯間電路，其耦合至所述頻率產(chǎn)生器及所述第三延遲電路，并產(chǎn)生第二信號；一第三邏輯間電路，其耦合至所述第一延遲電路及所述第二延遲電路，并產(chǎn)生第三信號；及一第四邏輯間電路，其耦合至所述第一反相器及所述第四反相器，并產(chǎn)生第四信號。
12.如權(quán)利要求11所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述頻率產(chǎn)生器包含二反相器。
13.如權(quán)利要求11所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述第一延遲電路及所述第三延遲電路分別包含二反相器。
14.如權(quán)利要求13所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述第二延遲電路包含一低偏斜反相器及一高偏斜反相器。
15.如權(quán)利要求11所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述第一延遲電路、所述第二延遲電路及所述第三延遲電路分別包含一緩沖器、多個(gè)反相器耦合至所述緩沖器及耦合至所述多個(gè)反相器的一驅(qū)動(dòng)器。
16.如權(quán)利要求15所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器還包含一反及間，其耦合至所述第三延遲電路，并由所述第一延遲電路及所述第二延遲電路所輸入。
17.如權(quán)利要求11所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述第一邏輯間電路包含一或間及一驅(qū)動(dòng)器，且所述驅(qū)動(dòng)器耦合至所述或門并產(chǎn)生所述第一信號。
18.如權(quán)利要求11所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述第二邏輯間電路包含一及間及一驅(qū)動(dòng)器，且所述驅(qū)動(dòng)器耦合至所述與門并產(chǎn)生所述第二信號。
19.如權(quán)利要求11所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述第三邏輯間電路包含一或門及一驅(qū)動(dòng)器，且所述驅(qū)動(dòng)器耦合至所述或門并產(chǎn)生所述第三信號。
20.如權(quán)利要求11所述用于具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵的四相頻率產(chǎn)生器，其特征在于，所述第四邏輯間電路包含一與門及一驅(qū)動(dòng)器，且所述驅(qū)動(dòng)器耦合至所述與門并產(chǎn)生所述第四信號。
21.一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)，其特征在于，所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)包含一四相頻率產(chǎn)生器并產(chǎn)生具有不同相位的一第一信號、 一第二信號、一第三信號及一第四信號，所述第一信號位于高位準(zhǔn)的時(shí)間與所述第三信號位于高位準(zhǔn)的時(shí)間的兩區(qū)段重疊，并產(chǎn)生第一重疊時(shí)間及第二重疊時(shí)間，且所述第一重疊時(shí)間相異于所述第二重疊時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)，所述具有低噪聲及高輸出電壓電流的電子泵系統(tǒng)包含一四相頻率產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生第一信號群組，其包含分別具有不同相位的第一信號、第二信號、第三信號及第四信號；多個(gè)延遲電路，串聯(lián)并耦合至所述四相頻率產(chǎn)生器，其中每一所述延遲電路耦合至相對于每一所述延遲電路的前一延遲電路，用以延遲由所述前一延遲電路接收的一信號群組；第一電子泵電路，耦合至所述四相頻率產(chǎn)生器及上述多個(gè)延遲電路；一輸出終端，耦合至所述第一電子泵電路。本發(fā)明可降低電流峰值，其由于延遲電路的使用，進(jìn)而可降低由電流峰值所造成的接地跳動(dòng)及同步切換噪聲的問題。
文檔編號H02M3/07GK102457179SQ20111006032
公開日2012年5月16日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者呂婉熒, 張孟凡, 沈欣彰 申請人:張孟凡